利用细菌冰核基因构建促冻杀虫基因工程菌

冰核细菌是自然界中冰核活性最强的异源冰核(-1~-5℃), 已成为一种重要的生物资源. 大量研究证明, 利用冰核细菌促冻杀虫在理论上已确凿无疑, 但难以应用野生型冰核细菌冻杀田间和仓储越冬害虫, 其因有二: 其一, 野生型冰核细菌不能在昆虫肠道内长期稳定增生定殖, 易被排泄体外而丧失冻杀效果; 其二, 这些冰核细菌在植物体上附生定殖能力强, 田间施用后易诱发霜冻害. 为解决这些阻碍促冻杀虫应用中的难题, 利用自行分离的细菌冰核基因iceA, 构建了携带该基因、能进行接合转移和Tn5转座作用的工程质粒mob-Tn5-iceA, 又利用该工程质粒将冰核基因iceA整合到阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)染色体DNA上, 成功地构建了在无选择压力下冰核基因仍稳定存在并有效表达冰核活性的促冻杀虫基因工程菌. 经应用实验证明, 解决了阻碍促冻杀虫应用中的难题, 为防治我国三北地区农林果树和仓储主要越冬害虫, 开辟了一条生防新途径.     

植物青枯菌M2细菌素及其亚基的研究

青枯菌(Pseudomonas solanacearum)是一种世界性的重要病原菌,可以引起33科200多种植物的青枯病。本文在文献[2,3]的基础上,对该细菌素的性质,尤其是它的两个亚基的生物活性做了进一步的研究,并测定了两个亚基的N端氨基酸序列,为该细菌素基因的分子克隆提供了理论依据和物质基础。     

玉米CACTA型转座子携带宿主基因片段转移新功能的发现与特性分析

携带宿主基因片段转座子的转座对基因组扩增、新基因产生具有重要作用. 本研究以参与玉米维生素E合成的基因HGGT为例, 采用生物信息学方法, 寻找携带宿主基因片段转座子, 并分析其特性. 通过BLAST搜索和基因注释, 发现了3个携带HGGT基因不同部位片段的ENSPM2_ZM转座子. 利用公共数据库, 在玉米自交系B73基因组中发现了另外66个能携带宿主基因片段的转座子. 这69个转座子分布在10条染色体上, 平均长度为3689 bp. 其中, 有9个转座子携带了2个来源的宿主基因片段. 通过比对玉米EST数据库, 发现至少13个转座子可以转录, 且2个携带不同来源宿主基因片段的转座子具有融合转录的特征.     

人工改造的Cry1Ac和Cry1Ie基因在烟草中共表达对棉铃虫有更好的杀虫活性

利用叶盘转化法获得了携带Cry1Ac, Cry1Ie和同时携带这两个基因的3种类型转基因烟草. 利用ELISA法测定转基因烟草叶片中Bt蛋白含量, 在携带两种Bt基因的转基因烟草中, Cry1Ac和Cry1Ie蛋白分别占总蛋白的0.173%和0.131%. 在携带单个基因的烟草中, Cry1Ac和Cry1Ie蛋白的含量分别为0.182% 和0.124%. 分别用野生型棉铃虫(Helicoverpa armigera)和Cry1Ac抗性棉铃虫的初孵幼虫在这3种类型的转基因烟草叶片上进行虫试, 并以未转基因烟草为负对照. 实验结果表明, 携带Cry1Ie基因的转基因烟草对这两种棉铃虫都有杀虫活性, 而携带Cry1Ac基因的转基因烟草仅对野生型棉铃虫有抗性, 携带两种Bt基因的烟草比仅含其中一个基因的烟草对这两种棉铃虫均有更好的杀虫效果. 该结果表明, 这两种Bt基因在转基因烟草中能够协同作用, 提高了烟草对害虫的杀虫效果. 同时, 转入两个Bt杀虫基因有可能成为延缓农业害虫对转基因作物产生抗性的新途径.     

卵黄蛋白原启动子驱动的防御素基因在转基因按蚊中的高效可调控性表达

遗传修饰蚊虫, 使其不传播疾病或使蚊虫种群密度下降, 是一种控制蚊媒传染病的新策略. 该策略实施的前提是能够改造蚊虫的基因组, 使得效应分子在适宜启动子驱动下, 在转基因蚊中高效特异表达. 本研究旨在评价冈比亚按蚊卵黄蛋白原启动子驱动的中华按蚊防御素基因在转基因斯氏按蚊中的表达效果. 克隆冈比亚按蚊卵黄蛋白原启动子序列, 并将其与已克隆的中华按蚊防御素基因顺式插入穿梭载体pSLFa, 然后再插入转化载体pBac[3xP3-DsRedafm]的AscⅠ位点; 将重组质粒pBac[3xP3DsRed-AgVgT2-DefA]和帮助质粒phsp-pBac DNA显微注射入斯氏按蚊的虫卵. 通过观察G1代幼虫眼部的特异荧光筛选出两株转基因阳性品系; Southern blot证明, 防御素基因的表达元件以单拷贝的形式插入到蚊基因组中; RT-PCR分析显示, 防御素基因在吸血后雌蚊的脂肪体中得到了特异高效表达, 而且防御素的表达比较内源性卵黄蛋白原能维持较长的时间, 因此多次吸血后的防御素表达呈现出可调性非周期型, 这对其发挥抗病原作用非常重要. 结果表明, 按蚊属蚊虫的卵黄蛋白原启动子和防御素基因在不同种按蚊中功能保守, 可以作为转基因抗疟研究中的候选调控分子和功能分子.     

人肝细胞生长因子基因治疗犬肢体动脉闭塞病

以犬急性后肢完全缺血为模型, 观察携带人肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor, HGF)基因的质粒(pUDKH)的治疗效果. 在完全结扎一侧股动脉及其分支后, 立即将不同剂量的裸露质粒 pUDKH一次性多点直接注射至结扎部位附近的局部肌肉内, 30 d时血管造影可见各剂量治疗组均有丰富的新生血管和侧枝循环的形成, 90 d时更为明显, 从而恢复了下肢远端血液供应; 而转移空质粒的对照组仅见少量新生血管. 另外, 各组在转移pUDKH后90 d时股动脉血流量均已恢复到结扎前的水 平, 而转移空质粒的各组股动脉血流量恢复较慢, 仅为结扎前的1/5 ~ 1/3. 股动脉脉搏幅度测定结果也表明, 转移pUDKH的各组在90 d时脉搏幅度均得到恢复, 而对照组犬多数几乎测不到脉搏. 经比格犬长期毒性和大鼠急性毒性实验, 血液生化及病理检查未发现有转基因诱发的不良作用. 从而认为局部肌肉注射质粒pUDKH可促进犬完全缺血肢体血管的重建, 对肢体动脉闭塞病有潜在的临床治疗作用.     

动物蛋白质的产生菌——遗传工程现在已能使每个细菌生产多达10万个巨大的动物蛋白分子

最近这几年,高等机体的一些基因被引入到大肠杆菌(E.Coli)细菌内,并在细菌里进行“无性繁殖”,就是说与细菌的遗传物质整合在一起。这样被插入的基因在细菌环境内自身一般不制造它们在天然环境中产生的蛋白质。因此,如果人们想把这些携带着外来基因的细菌转变成为合成蛋白质的小型工厂,关键在于强使它们表达传递给它们的信息。要     

巴西固氮螺菌鞭毛调节基因 flbD鉴定

克隆并测序了巴西固氮螺菌包括flbD基因在内的鞭毛基因簇片段。flbD突变株失去运动能力,不能合成极生鞭毛和侧生鞭毛（Fla^-Laf^-)。转入质粒携带的多拷贝flbD基因使该菌株恢复鞭毛和运动能力,但合成侧生鞭毛数目减少,在半固体平板上爬行圈比野生型的大。说明在巴西固氮螺菌中,FlbD对极生鞭毛和侧生鞭毛的合成调控起重要作用。     

检测环境放射性和遗传毒性物质的耐辐射球菌生物传感器的构建

基于经遗传修饰的极端抗辐射细菌——耐辐射球菌, 构建了一个实时全细胞生物传感器, 以检测高放射性环境中的放射性物质和遗传毒物. 把加强型绿色荧光蛋白(eGFP)连接到耐辐射球菌中一个可受DNA损伤诱导调控的关键基因——recA基因的启动子后, 所得到的融合DNA片段(PrecA-egfp)由质粒携带转化入耐辐射球菌R1菌株, 从而最终获得了生物传感器菌株DRG300. 这个改造过的菌株可以在recA基因启动子的引发下表达eGFP荧光蛋白, 从而发出荧光. 根据耐辐射球菌活细胞中荧光强度和eGFP蛋白表达量之间的相关性, 我们发现在DRG300菌株中荧光的产生量同DNA损伤因子(如 g射线和丝裂霉素C)之间有很显著的剂量相关性. 同以前报道的全细胞传感器相比, 本研究构建的这个重组菌株同时具有广阔的剂量探测范围和较高的灵敏度. 研究结果表明, DRG300可作为一个潜在全细胞生物传感器, 基于此构建的检测系统, 可以用来实时监测环境中放射性和毒性污染物所造成的生物学危害.     

发光的烟草

美国圣地亚哥的加利福尼亚大学研究人员将萤火虫的基因植入某些烟草的遗传材料中,培育出了会发光的烟草. 科学家们从萤火虫中提取出的是能产生萤光酶的基因,然后用细菌作载体,将其植入烟草组织的遗传结构内,再从该组织内取出细胞培育新的烟草.这样培育出的烟草结的籽就携带了萤光酶基因.在试验室中,科学家们用试验皿培育这些种     

最“自私”的精子

正一项新研究显示,凡是携带有"t单倍型"基因的小鼠精子都会毒害其他的小鼠精子,从而大大提高自己授精的概率。不仅如此,凡是携带该基因的小鼠,其后代遗传该基因的概率高达99%。携带有t单倍型基因的小鼠精子会释放有毒的干扰素,它会干扰精子的正常直线运动,所有精子都会受其影响。不过,     

荧光假单胞菌G2-EPSP合酶的拆分和intein介导的活性恢复

利用GPS-LS接点扫描系统, 在荧光假单胞菌G2的5-磷酸烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶编码基因aroA中随机插入15 bp (即编码5个氨基酸短肽)的外源片段, 建立含一系列不同插入位点的aroA突变体库. 利用内源aroA基因缺失的大肠杆菌突变株ER2799对突变体库进行功能互补筛选, 测序后确定了12个可以忍受5个氨基酸插入的位点, 其中位点F295/T296经Ssp DnaE内含肽(intein)介导的蛋白互补技术鉴定为可拆分和蛋白重建的位点. 从位点F295/T296将G2-EPSPS基因一分而二, N-端和C-端片段分别连接在携带Ssp DnaE 内含子元件的原核表达双质粒上, 获得共转化质粒pMEPSN295IN和pKEPSC296IC. 将质粒pMEPSN295IN和pKEPSC296IC分别或共转化内源aroA基因缺失的大肠杆菌突变株ER2799中, 携带共转化质粒的重组子能够在M9限制性培养基生长, 而携带单一质粒的不能生长, 表明从位点F295/T296拆分的aroA基因在内含肽介导下实现了蛋白重建, 在突变株ER2799中恢复了5-磷酸烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶活性, 酶活水平达到野生型的62.92%,为4.48 U/mg.     

趋磁细菌磁小体合成的相关操纵子和基因

趋磁细菌的磁小体合成现象自20世纪发现以来,一直是微生物研究的热点之一.各类研究指出多个操纵子及其内部的基因与磁小体合成密切相关.近些年来,随着磁小体合成的全过程被细化成3～5个主要步骤,负责各个步骤顺利进行的基因也逐步被人们发现和认识.通过各种生物实验和生物信息分析,研究者不断揭示出这些基因及所在操纵子的具体功能和意义. mamAB操纵子及其内部的多个基因在磁小体合成中具有关键作用. 4个小型操纵子包括mamGFDC, mamXY, mms6, feoAB1在磁小体的生物矿化中发挥辅助作用.此外,研究者还发现了其他一些与磁小体合成相关的新基因和基因组区域,比如δ-变形菌的mad基因簇和趋磁硝化螺旋菌的man基因.操纵子和基因的研究为人们探索磁小体合成的主要机制提供了重要信息,而多位研究者基于这些研究成果提出了各种各样的磁小体合成假定机制模型.操纵子和基因的研究为今后开发各种纳米生物科技研究工具,并把趋磁细菌应用于环境修复等领域打下了坚实的基础.本文以负责磁小体合成的各类操纵子和基因为线索,较详细地介绍了近年来磁小体合成研究的主要发现和进展.     

自然信息

化学合成的人类基因在细菌中表达1977年美国里格斯(Riggs)和博耶(Boyer)两个实验室合作,获得了基因工程学中十分杰出的成就。他们将人下丘脑的生长激素抑制素(Somatostatin,简称SS)基因与质粒PBR322的DNA重组,以此转化大肠杆菌,得到了表达产物SS。从下列几个方面,可以看出这一成就的巨大意义:     

牛Ⅰ型疱疹病毒感染性细菌人工染色体的构建和gN基因缺失病毒的细胞繁殖特性

通过同源重组将pHA2质粒插入到牛Ⅰ型疱疹病毒ZJ分离株基因组的UL15和UL18基因之间, 构建了重组病毒rBHV1-HA; 提取重组病毒的环状基因组DNA, 转化大肠杆菌DH10B, 获得了含有BHV1全基因组的感染性细菌人工染色体克隆pBHV1. pBHV1转染MDBK细胞可以拯救出病毒, 该病毒与野生毒株在细胞上的繁殖特性未见差异. 通过两步Red E/T重组, 构建了gN基因跨膜区缺失的pBHV1突变体, 并转染获得了重组病毒rBHV1-?gN. 病毒繁殖动态曲线显示, rBHV1-?gN的滴度比野生毒株低9%~20%. BHV1感染性克隆的成功构建, 将为研究新型BHV-1基因缺失疫苗和牛的病毒载体疫苗提供技术平台.     

科莫多龙的血液或成良药

<正>科莫多龙是世界上现存最大的爬行动物,它有一个广为人知的特征,那就是唾液中有大量的不同类型的细菌。科莫多龙口腔中有50多种细菌,其中不乏一些能造成血液中毒和败血症的可怕病菌,人类如果感染这些病菌,严重时可能会死亡。但科莫多龙携带着这么多"生化武器"却丝毫不受影响,而且即使被同类咬伤,其伤口也没有明显感染的现象。这表明,科莫多龙对这些细菌是免疫的。科学家们由此想到,科莫多龙体内一定含有能抵抗这些细菌感染的物质。一个美国研究团队在科莫多龙血液中发现了48种抗     

转基因技术或成灭蚊利器

<正>每当盛夏来临之际,令人烦恼的蚊子便开始了它们的叮咬"工作"。据英国广播公司(BBC)报道,由伦敦帝国理工学院的一研究团队,将一种黏菌基因移植到非洲疟蚊体内后,会产生一种名为核酸内切酶的生物酶,进而在疟蚊产生精子的过程中破坏其X染色体,只留下很少携带x染色体的精子来形成雌性胚胎。最终或许会完全根除蚊子种群。当蚊子的精子正常产生时,X染色体和Y染色体各占一半。而在新培育的蚊子种群中,攻击X染色     

兔防御素NP-1基因在转基因烟草中的表达及其对烟草青枯病的抗性研究

从兔子肝脏细胞中扩增到防御素NP_1成熟肽的编码序列 ,长约 2 0 0bp .将此片段插入到切除了GUS编码序列的pBI1 2 1质粒载体中 ,构建成植物表达载体 pBIC_35SNP1 .通过根癌农杆菌介导的叶盘法 ,将pBIC_35SNP1导入烟草细胞中 ,并获得了经Southern杂交证实的转基因植株 .进一步的Northern杂交证明防御素NP_1基因能够在转基因植株中正常转录 .抗菌实验表明转基因植株增强了对烟草青枯病的抗性并延缓了烟草青枯病的发病     

一新的水稻多蘖矮秆突变体tddl (t) 的分离及基因的精细定位

水稻株型是影响稻米产量的重要农艺性状, 而株高和分蘖是水稻株型的两大构成因素, 因此对水稻多蘖矮秆突变体的研究不仅能为植物生长发育分子机制的阐明奠定基础, 而且具有潜在的农业生产价值. 我们从EMS化学诱变的籼稻IR64的后代筛选得到一稳定遗传的多蘖矮秆且叶色加深突变体, 暂命名为tddl(t), 它与已发现的多蘖矮秆突变体非等位. 该突变体属于dn型矮秆, 其矮秆性状与赤霉素、油菜素内酯和萘乙酸无关, 因此推断其控制基因可能参与其他激素途径. 组织细胞学分析表明, 维管束薄壁细胞的减小导致了茎秆变细. 遗传分析显示, 该性状受单隐性核基因控制, 精细定位将TDDL(T)基因锁定在水稻第4号染色体长臂85.51 kb的物理距离内, 在该区域共预测到20个候选基因. 对该基因的进一步克隆将有助于水稻多蘖矮秆分子机制的阐明和应用于分子标记辅助育种.     

对话周琪:华盛顿共识

正基因编辑技术的飞速发展,特别是近年来CRISPR技术的广泛应用,使得人类拥有了前所未有的改变和修饰基因组的能力.CRISPR技术来源于细菌本身对抗噬菌体的"免疫系统".这项技术利用单链引导RNA(sgRNA)和Cas9蛋白,可以在体内和体外简单、迅速、低成本实现基因编辑.2012年以来,CRISPR技术已经广泛地被全球应用于各个实验室,进行几