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关键词： iGEM   植物合成生物学   植物底盘材料   生物元件  

摘要： 在近五年的国际基因工程机器大赛（International Genetically Engineered Machine,iGEM）获奖项目中，植物底盘的研究相对较少，主要受限于植物系统的复杂性。相较于微生物，植物遗传操作周期长、标准化元件库匮乏、转化效率低，使得工程化改造更具挑战性。然而，植物合成生物学在农业可持续化、环境修复和生物医药等领域具有独特优势，使其成为合成生物学的重要研究方向。近年来，随着基因编辑技术、合成启动子优化和高效转化体系的进步，植物底盘的可编程性显著提升，为应对粮食安全、营养强化和植物源药物生产等全球性问题提供了创新解决方案。以分析往年iGEM参赛项目及分享作者团队的参赛经验作为研究方法，本文将从iGEM竞赛的评审标准出发，探讨植物合成生物学项目的立题策略，包括科学问题的精准定位、遗传回路的模块化设计，以及实验与建模的有效整合。同时，本文将分析通过跨学科协作和成果可视化来提升项目的创新性与应用价值的策略（包括植物底盘选择策略、生物元件构建策略和精确化模型构建策略等），助力参赛团队在国际舞台上脱颖而出。

关键词： 基因工程   高等教育   课堂思政   教学改革  

摘要： 本研究分析生物科学和生物技术本科生课程《基因工程》思政建设存在的问题和进一步深化思政建设的必要性。为解决《基因工程》课程中思政建设所遇到的问题,制定了一系列教学改革措施,具体如下:(1)修订教学大纲,将思政元素融入教学目标;(2)改进教学方式,采用线下线上课堂和课外相结合的方式融入思政元素;(3)对课程不同内容进行思政元素的教学设计。该研究的结果可为其他生命科学相关专业的本科基因工程课程的思政改革提供有价值的参考。

关键词： 基因工程   干细胞疗法   持续生成   抗癌T细胞  

摘要： 美国加州大学洛杉矶分校科学家在基因工程干细胞研究领域取得重大突破,成功改造患者造血干细胞,使其能持续生成抗癌T细胞。这项由多位顶尖科学家合作完成的临床试验,首次在人体中验证了借助干细胞“内部工厂”持续生成肿瘤靶向免疫细胞的新治疗策略,成果发表于最新一期《自然·通讯》,标志着人体免疫系统可再生抗癌能力的重要进展。

关键词： 创伤性股骨头坏死   骨髓间充质干细胞   血管细胞黏附分子1   血管生成   基因工程   转录组学  

摘要： 目的 探讨血管细胞黏附分子1(VCAM1)在创伤性股骨头坏死患者来源的骨髓间充质干细胞（BMSCs）中的表达及其对血管生成能力的影响。方法 因髋部创伤治疗后发生股骨头坏死的14例患者纳入坏死组，同期单纯股骨颈骨折的6例患者纳入对照组，获取骨髓组织后使用密度梯度离心法提取两组患者来源的BMSCs，流式细胞术检测BMSCs的细胞表面标志物和VCAM1表达，油红O染色、茜素红S染色和阿利新蓝染色检测多向分化潜能，体外血管形成实验评估血管生成。将坏死组患者来源的BMSCs分为VCAM1组和NC组，分别使用慢病毒载体转染VCAM1或对照空载体，通过qRT-PCR和Western blot检测BMSCs中VCAM1的mRNA和蛋白水平，体外血管形成实验评估血管生成能力。对VCAM1组和NC组BMSCs行RNA测序并检测差异表达基因，对差异表达基因进行基因本体（GO）功能富集分析和京都基因和基因组百科全书（KEGG）信号通路富集分析。结果 所提取的BMSCs均呈长梭形并呈放射状排列，表达CD73、CD90、CD105，不表达CD34、CD45、CD11b、CD19、HLA-DR，且具有成骨分化、成脂分化和成软骨分化潜能。与对照组相比，坏死组BMSCs细胞表面的VCAM1显著下调（P<0.05），所形成血管网络中的交叉点和总分支长度均显著减少（P<0.05）。与NC组相比，VCAM1组所形成血管网络中的交叉点和总分支长度均显著增加（P<0.05），多种生长因子（PGF, FGF14, HBEGF, NGF, IGFBP3）显著上调（P<0.05）。KEGG通路富集分析结果显示，差异表达基因参与了细胞外基质受体相互作用，黏着斑，磷脂酰肌醇3激酶-丝氨酸-苏氨酸蛋白激信号通路和细胞因子与细胞因子受体的相互作用。结论 创伤性股骨头坏死患者来源BMSCs中VCAM1表达水平下调，并与其血管生成能力降低密切相关。过表达VCAM1可显著增强其促血管生成功能。

关键词： conservation genetics   fecal sampling   mitogenome   mito-nuclear discordance   Qinghai-Tibet Plateau   snow leopard   保护遗传学   粪便采样   线粒体基因组   核质冲突   青藏高原   雪豹  

摘要： Fecal samples are commonly used in conservation genetics for endangered and elusive species such as the snow leopard ( Panthera uncia ). However, the limited quantity and low quality of endogenous DNA in these samples present a challenge for acquiring genetic and genomic data. Previous studies of snow leopard mitochondrial DNA (mtDNA) phylogeography have produced inconsistent results, likely due to the limited sequencing length of PCR-based methods. To address this limitation, we performed Next-Generation Sequencing (NGS) on 19 fecal samples obtained from the eastern Qinghai-Tibet Plateau, resulting in 6.51–12.72 Gb of raw data per sample. We successfully assembled 17 complete mitogenome sequences (~16,720 bp) and identified 67 SNPs. Phylogeographic analysis revealed two divergent mtDNA lineages with a patristic distance of 0.31%, comparable to the divergence observed between major lineages of lions (0.38%–0.82%) and tigers (0.24%–0.56%). One lineage was predominantly found in the Qilian Mountains, while the other was more broadly distributed across the Sanjiangyuan Region and the Hengduan Mountains. These results reveal a considerable level of mtDNA diversity at a local scale, which was missed in a previous study focusing on short mtDNA segments. Our study demonstrates the promising applicability of mitogenome assembly via NGS of fecal DNA, and we anticipate that it may advance global snow leopard conservation genetics by alleviating technical hurdles and enhancing data sharing. 粪便样本因其非侵入式采样的优点, 在雪豹 ( Panthera uncia ) 等濒危且难以观测物种的保护遗传学研究中被广泛应用。然而, 粪便中内源DNA含量低且降解严重, 给获取高质量的遗传或基因组数据带来了显著挑战。此前关于雪豹线粒体DNA (mtDNA) 谱系地理的研究结果存在一定争议, 可能受限于传统PCR方法所获取的短序列片段。为突破这一局限, 本研究对来自青藏高原东部的19份粪便样本进行了二代测序 (NGS), 每个样本获得6.51至12.72 Gb的原始数据。我们成功组装了17条完整线粒体基因组序列 (约16,720 bp), 共鉴定出67个位点的单核苷酸多态性 (SNP) 。谱系地理分析显示, 雪豹存在两个明显分化的mtDNA支系, 其谱系距离达0.31%, 与狮 (0.38%–0.82%) 和虎 (0.24%–0.56%) 主要谱系之间的差异相当。其中一个支系主要分布于祁连山地区, 另一个则广泛分布于三江源和横断山脉地区。该结果揭示了雪豹在以往基于短片段的研究中被忽视的局域尺度上显著的mtDNA多样性。本研究验证了通过二代测序粪便DNA组装线粒体基因组的可行

关键词： 微生物源植酸酶   植酸盐   矿化作用   植物促生   基因工程   发酵优化  

摘要： 磷矿主要用于磷肥的生产，是不可再生资源。依靠向土壤不断施加磷肥作为植物生长所需磷源，既破坏生态环境，又不可持续。近年来，人们开始在土壤中寻找磷肥的替代品以支撑农业生产和环境可持续性发展。植酸盐在土壤中含量比较高，但植物对植酸磷的获取与土壤对磷元素的固定存在竞争，导致土壤植酸磷的可利用率下降。由于微生物可以通过分泌有机酸和植酸酶来提高植酸盐的溶解度和矿化效率，从而提高土壤中有效磷含量，使得植酸盐有望成为植物生长所需磷的主要供给者，节约农业成本的同时减少磷流失和水土污染问题。本文综述了微生物源植酸酶的种类、分子结构特征和相关基因的研究进展，并对微生物源植酸酶和植酸酶产生菌的植物促生作用及影响因素以及植酸酶的发酵优化进行了总结，为提高土壤植酸盐的利用率、扩大植酸酶的应用领域提供参考，为减少矿物磷肥的使用量和解决环境污染问题提供思路。

关键词： 工程思维   基因工程   试题分析   教学启示  

摘要： 开展工程教育、培育工程思维是新形势下的新要求。通过对2024年广东省普通高中学业水平等级性考试第21题的分析,发现其充分体现了工程思维发展的特点:以真实任务培植价值性思维,应用情境激发创造性思维,通过改进产品培养迭代思维。为此,提出了“生物技术与工程”模块教学的建议。

关键词： 酿酒酵母   基因工程   基因编辑   代谢工程   合成生物  

摘要： 酿酒酵母作为经典模式真核生物,凭借其遗传操作的便捷性、高效的糖酵解能力及完善的分子工具库,在工业生物技术中持续发挥核心作用。随着现代生命科学的快速发展,酿酒酵母的应用场景在广度及深度方面均得到进一步拓展。该文系统梳理了近五年基于基因工程、基因编辑、代谢工程和合成生物等技术改造酿酒酵母的最新研究成果,从技术创新与应用突破视角剖析发展动态,并对改造酿酒酵母的未来发展方向进行了展望,为深度开发酿酒酵母的生物制造潜力提供了系统化的技术路线参考。

关键词： 科学探究   基因工程   LacZ基因   实验教学  

摘要： 本文依托“生物工程与技术”模块的重要概念“3.1获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础”“5.1基因工程是一种重组DNA技术”,通过整合教材设计并实施以“LacZ基因转化”“蓝白斑筛选”“PCR扩增和凝胶电泳鉴定”等9个学习任务为核心的“大实验”教学,促进学生实验学习的完整性和连贯性,提升其科学探究水平,为开展单元教学和实验教学提供参考。

关键词： 单细胞DNA测序   单细胞DNA测序应用   单细胞DNA测序挑战   单细胞DNA测序未来发展方向   单细胞测序方法  

摘要： 高通量DNA测序极大推动了碱基突变、基因拷贝数和结构变异等遗传变异事件的发现和检测。传统的高通量DNA测序(bulk DNA sequencing)所需的DNA来源于大量细胞,能检测到细胞群体共有的基因组变异事件,但会掩盖群体内单个细胞间的差异。为了精准检测每个细胞间的差异,单细胞DNA测序(single cell DNA sequencing,scDNA-seq)技术被开发出来,极大推动了肿瘤基因组学、遗传学及疾病发生发展等学科领域的进展。该文简要概括了scDNA-seq技术的发展历程、面临的挑战、最新的进展及应用,并展望了scDNA-seq的未来发展方向。