微生物群体感应系统及其在现代食品工业中应用的研究进展

群体感应系统是一种广泛存在于多种微生物中的基因表达调控系统,能够借由对特定信号分子的密度感知实现对相关基因的靶向调控,从而使微生物展现出与低密度条件时截然不同的群体行为以及特性,以此来应对环境的变化。由于群体感应调控存在明显的生物广泛性、机制独特性以及作用高效性,使其成为近年来微生物领域中的研究热点。微生物作为食品工业中的重要研究对象,在食品保鲜,益生菌生产,食品发酵,绿色生物合成,微生物防腐剂及风味剂生产等研究领域中均发挥着至关重要的作用。明悉群体感应系统在上述领域中的作用,有助于推动微生物在食品生产中的进一步应用。着重介绍了群体感应的主要类型及其相关调控机制,并对其在食品腐败中的重要作用以及在未来食品工业中的潜在应用进行了概述;对未来群体感应在食品研究领域的发展进行了展望,旨在为以群体感应为基础的新型食品相关技术的发展提供理论依据。     

珊瑚来源群体淬灭活性产生菌的筛选与抑菌活性研究

珊瑚病原菌的群体感应（Quorum Sensing,QS）是介导珊瑚疾病发生的重要因素,抑制病原菌的群体感应可以有效抵抗病原菌的侵染作用。为解决耐药性难题并维持珊瑚礁生态系统健康,本研究以紫色杆菌（Chromobacterium violaceum）为指示菌,从三亚市鹿回头半岛三亚湾（109°28''E,18°13''N）采集的珊瑚样品中,分离筛选具有较高群体淬灭酶活性的珊瑚共附生细菌,经16S rDNA测序初步鉴定其大部分为弧菌属。进一步研究群体淬灭活性菌株对两株珊瑚致病菌溶珊瑚弧菌V545（Vibrio coralliilyticus）和溶藻弧菌Z-14（V.alginolyticus）的生长、运动及生物被膜生成的影响。结果显示,5株群体淬灭活性菌株明显抑制溶珊瑚弧菌V545及溶藻弧菌Z-14的生长,8个菌株对溶藻弧菌Z-14的运动有明显抑制作用;9个菌株可显著抑制溶珊瑚弧菌V545生物被膜形成,13个菌株可显著抑制溶藻弧菌Z-14的生物被膜形成,其中11个菌株对溶藻弧菌Z-14生物被膜生长抑制率均超过85%;部分群体淬灭活性菌株对溶珊瑚弧菌V545和溶藻弧菌Z-14的生长、运动及生物被膜形成均有显著抑制作用。本研究筛选获得具有群体淬灭活性的细菌,并揭示其群体淬灭活性对珊瑚致病菌生长、运动、生物膜生成的影响,为解决珊瑚微生物抗病机制提供理论依据与原创材料。     

合成生物学专利态势分析

合成生物学是21世纪生物学领域的热点和前沿。该文基于inco Pat数据库收录的专利数据,对1999-2018年全球合成生物学领域的专利申请情况进行分析。从计量角度反映合成生物学领域的全球专利研究态势、主要国家的科研水平、重要专利申请人的研发布局、应用领域分布和技术研发热点。重点分析了该领域中国的科研产出情况,旨在为中国合成生物学领域科研决策和科研工作提供参考。     

合成生物学研究和应用的生物安全问题

 合成生物学指基于系统生物学的遗传工程,人工设计与合成新的生物元件和生物系统。本文简述合成生物学的发展及其可能造成的环境、公众健康安全问题及伦理问题。借鉴欧美等国家在合成生物学发展及管理方面的经验,提出中国应加强合成生物学研究和应用的风险评估、完善监督和管理体系、强化生物安全和生物伦理教育、推动与国际社会的交流和合作等。     

铜绿假单胞菌铁与群体感应系统的调节

目的分析总结铜绿假单胞菌铁调节机理及其与群体感应系统之间的调节关系。方法汇总实验室有关铁调节和群体感应系统的研究结果,并结合相关文献资料进行分析总结。结果铜绿假单胞菌可以通过多种途径吸收利用不同来源或状态的铁源,在各种铁吸收途径中以铁载体介导途径尤为重要。Fur蛋白作为调节中心,与小RNA和ECF sigma因子共同对铁平衡进行精巧调节,而铁调节和群体感应系统相互影响,共同调节着相关基因的表达。结论铜绿假单胞菌中铁和群体感应系统协同作用,形成一个复杂的全局性网络,调节菌体毒性因子的表达等多种生理过程,影响着细菌感染的进程。     

基于逆系统理论的感应电动机控制策略

针对电压源型逆变器供电的感应电动机,应用逆系统理论提出了一种新型控制策略。利用得到的逆系统模型将感应电动机补偿为伪线性系统,而伪线性系统相当于两个解耦的线性子系统。以伪线性系统为控制对象,运用线性控制理论对整个控制系统进行了综合,给出了控制系统的原理框图。利用MATLAB软件对控制方案进行了仿真实验,实验结果验证了理论分析的正确性和控制方案可行性。     

铜绿假单胞菌生物被膜研究进展

铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,PA)是最严重的医院内获得性感染的病原菌之一,生物被膜(Biofilm,BF)多粘附在生物材料和植入的各种导管及人体组织表面,它的形成使得铜绿假单胞菌生物被膜相关感染不断上升,致使慢性感染性疾病反复发作且难以控制,给治疗增加更大的难度。临床上已有许多被证实可用于治疗PA生物被膜感染的药物,藻酸盐、密度感应系统对PA生物被膜形成的作用也为治疗生物被膜病提供了新思路。     

基于群体感应构建的时滞复杂网络的完全同步

根据生物系统中的群体感应思想构造了一种新型时滞复杂动态网络。其特点为网络各节点仅由与外部扩散信号感应的方式连接,感应过程中存在时间延迟。利用Lyapunov稳定性理论证明了当系统参数满足一定条件时,通过控制感应强度可实现网络中各节点运动的完全同步。数值仿真结果表明,该网络可在周期态达到同步,并且随感应强度不同,周期解的复杂程度不同。     

合成生物学的研究方向与应用

分析构建合成生物学元件的基本思路、研究原理和研究方法,阐述当前合成生物学的两个主要研究方向--最小生命体研究与合成元件的开发的国内外最新研究成果.前者的重点在于找到能维持生命的最少量基因,而后者的重点在于如何建立与天然细胞中相类似的功能元件,并使其能在宿主中顺利运行.两个研究方向出发点不同,但研究目标是一致的,其研究成果最终可以互相借鉴与融合.利用人工合成的最小生命体作为宿主,配合各种不同的生命功能元件合成生命元件,组装系统网络,最终创造出人造生命.同时,概要地指出了合成生物学的发展前景.     

合成生物学:学科基础、研究进展与前景展望

由于基因组测序及DNA合成技术与工具的突破性进展,生物工程正在加速发展,导致合成生物学的出现。本文介绍了合成生物学的定义,强调了该学科的工程属性及关键的工程研究方法,举例说明了最近几年合成生物学在生物科学知识产生,在生物零件、装置及系统的建造,以及在药物、能源、酶的生产等研究领域的重要进展。特别值得注意的是,这些进展中的许多技术被认为是能够改变世界的技术,是由35岁以下甚至30岁以下的年轻研究人员完成的。本文还展望了合成生物学在生物科学和生物经济中的巨大潜力,也指出其面临的科学技术难题以及在生物安全、伦理、知识产权方面的问题。     

药用植物中四环三萜皂苷合成生物学研究进展

萜类化合物是药用植物中结构和生物活性多样化的一类大分子化合物,是自然界中广泛存在的次级代谢产物,主要应用于食品、保健品、医药等领域。生物信息学和分子生物学研究的不断深入,极大促进了药用植物四环三萜皂苷的生物合成途径解析与关键功能基因的挖掘鉴定。本文对常见药用植物四环三萜皂苷的生物合成学研究现状展开论述,重点介绍以药用植物四环三萜皂苷为代表的几类化合物的分子合成机制和生物合成研究进展,为人工构建、优化微生物“细胞工厂”,高效合成稀有、高附加值的四环三萜类化合物,推动药用植物资源可持续利用等提供参考。     

金刚石晶体生长研究进展

介绍利用高温高压（HPHT）合成高质量金刚石单晶和化学气相沉积法（CVD）制备金刚石薄膜的设备、方法、工艺参数以及热丝CVD和微波等离子体CVD的优缺点;P型和N型金刚石掺杂研制现状.重点介绍N型金刚石掺杂的困难,氮、锂、钠、磷、硫等杂质的掺杂效果,共掺杂对于金刚石薄膜的影响,以及近年来P型和N型掺杂取得的成果.     

低能重离子生物学研究进展

从低能重离子集能量、动量、质量和电荷于一体的特点出发，总结了低能重离子在细胞框架结构、自由基、DNA和染色体、植物生理等方面的生物学效应及其剂量效应模型的研究现状，介绍了低能重离子在生物诱变育种及转基因、细胞融合等方面的应用，并对低能重离子生物学研究中存在的问题和发展方向作了阐述。     

CRISPR-Cas 系统在生物学研究中的应用

摘要: 成簇的规律间隔的短回文重复序列( clustered regularly interspaced short palindromic repeats,简称为 CRISPR) 系统是一种新的基因修饰技术,具有制作周期短、成本低和作用高效等优点。本文从结构、研究历史、分类和分布、作 用机制和其在生物学研究中的应用等方面介绍 CRISPR-Cas 系统。     

人造生命与合成生物学

2010年5月,美国生物学家克雷格·文特尔(J.Craig Venler)等人在Science杂志发表了一篇论文,题目为:"实现由化学合成基因组控制的细菌细胞".工作由三部分组成:通过化学合成方法合成了簟状支原体亚种(M mycot.des sub.cap-GM12)基因组DNA序列片段.并利用酵母细胞将其装配成蕈状支原体完整基因组;将与其亲缘关系很近的山羊支原体(M.capricofum)的基因组去除;将人工合成的基因组植入去除了原基因组的山羊支原体细胞内.     

合成生物学研究的特征与趋势———基于CiteSpace 的数据分析

21世纪初以来合成生物学在理论研究和应用研究方面均取得许多瞩目的 研究成果.以WoS(Web of Science)核心合集收录的2000-2019年合成生物学领域4765篇文献为研究对象,利用文献计量法和知识图谱可视化相结合的方法,系统回顾和展望合成生物学相关研究成果.研究结果表明:美国在合成生物学领域起主导作用,2014年开始中国在该领域的贡献度和影响力超过英国,成为第二大贡献国;合成生物学的基础研究、代谢工程、线路工程以及技术应用均取得重要进展,并形成较为完整的学科体系;理论与应用研究协同发展将是合成生物学未来发展的主线.     

乳酸细菌淀粉酶分子生物学研究进展

综述了乳酸细菌淀粉酶的研究概况,包括微生物来源、分子生物学研究与应用三个方面,并对其研究前景进行了展望,以期对学界的研究结果有所补充和发展．