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关键词： 极端微生物   嗜盐菌   下一代工业生物技术   生物制造   聚羟基丁酸   基因工程   代谢工程   合成生物学   无灭菌发酵   非粮生物原料  

摘要： 以微生物或酶为基础的生物制造,正以其绿色、环保、可持续等优势逐渐替代以化石燃料为原料的传统化工生产模式。然而,传统工业生物技术存在易染菌、设备复杂、难以连续发酵等劣势。相较而言,“下一代工业生物技术”(NGIB)利用以嗜盐菌、嗜热菌和嗜酸碱菌等极端微生物作为底盘细胞,使用廉价底物生产多种高附加值产品,具有开放、无需灭菌、连续发酵等优点。本文介绍了嗜盐菌、嗜热菌和嗜酸碱菌极端微生物的定义以及在高盐、高温、极度酸碱等极端环境下快速生长的特性。随后总结了目前极端微生物的基因工程手段例如启动子工程、以CRISPR为代表的基因编辑技术、命运共同体策略、稳定质粒载体等,代谢工程手段例如增加碳源前体、敲除旁路代谢、减少副产物、提高转运等,以及极端微生物生产的多种产品例如PHA、蛋白质、氨基酸及小分子衍生物等。同时概括了目前在极端微生物底盘细胞改造过程中仍存在的问题,如缺乏多种优秀的质粒载体、质粒转化效率低、缺乏高效基因编辑技术以及其他非嗜盐菌生长发酵周期较长等,并提出了相应的解决策略。最后展望了如何充分利用不同类型极端微生物的特性生产优势产品,推动下一代工业生物技术的发展与完善,实现绿色、环保、可持续的生物制造。

关键词： 猪瘟病毒   基因工程亚单位疫苗   带毒   排毒   水平传播  

摘要： 猪瘟基因工程亚单位疫苗(CHO-133D)为中国仓鼠卵巢细胞(Chinese hamster ovary cells,CHO)表达的E2蛋白加佐剂乳化制成。为评价其免疫攻毒保护效果,同时重点监测攻毒后的带毒、排毒及水平传播情况,将制备的1批猪瘟基因工程亚单位疫苗(CHO-133D)两次免疫接种4~6周龄仔猪,二免后第21天连同对照猪进行猪瘟石门系强毒攻击,另设同居组;各组实验猪于攻毒后第0、2、4、6、8、10、12、14、16天,采集口、鼻、肛拭子及全血进行RT-qPCR检测猪瘟病毒核酸,并于攻毒后第16天剖检所有试验猪,采集各组织器官进行免疫组化检测及组织病毒载量检测。攻毒观察结果表明,免疫组5/5保护,对照组5/5发病并死亡。RT-qPCR结果表明,对照组猪攻毒后口、鼻、肛拭子,及全血均持续检测到明显排毒,各脏器均检出猪瘟病毒;免疫组攻毒后口、鼻、肛拭子均未检测到猪瘟病毒,且攻毒12 d之后全血中猪瘟病毒核酸全部转为阴性,免疫组部分猪扁桃体和淋巴结中检出较低的病毒核酸拷贝数;同居组猪,口、鼻、肛拭子及全血、各组织器官中均未检测到猪瘟病毒。免疫组化结果表明,对照组猪各脏器均为阳性,免疫组和同居组猪各脏器均为阴性。猪瘟基因工程亚单位疫苗(CHO-133D)对猪只提供良好的免疫保护,猪瘟石门系强毒攻击后免疫猪健活不排毒,有效阻断病毒的水平传播,可作为今后临床中猪瘟疫病传播防控的参考疫苗。

关键词： 棉花害虫   转基因作物   抗虫棉   杀虫效率   生态环境   棉铃虫   拓展阅读   素养水平  

摘要： 棉花集纤维、蛋白、油料于一身,是重要的经济作物之一。棉铃虫是全球范围内危害最严重的棉花害虫。随着农药的长期大量使用,棉铃虫后代出现很强的抗药性,难以取得好的防治效果,还增加了生产成本,对生态环境造成了破坏,对棉农的生命健康也带来严重威胁。我国是世界上最早研究转基因作物的国家,并一直在追求突破。如何提高抗虫棉的杀虫效率、缓解棉铃虫抗性的进化,成为抗虫棉研究者的新研究方向。2024年湖北高考生物学第20题以Bt转基因抗虫棉为情境,考查学生的素养水平。

关键词： 农业高校   基因工程   课程思政  

摘要： 研究生《基因工程》课程作为农业高校中的一门专业课,其总体目标除承担传授专业知识和技能外,更注重培养爱国情怀、激发创新能力、提高个人素养、塑造正确的世界观和科学观。课程思政是落实立德树人根本任务的重要途径。在课程实践中深入挖掘课程思政元素,树立学生的爱国情和强国志,具有重要的课程育人价值。

关键词： 动物模型   生物医学   伦理学  

摘要： 动物模型在生物医学研究中广泛应用,用于寻找疾病发病机制及治疗对策。随着人们对使用动物福利的关注和对动物权利概念的日益认识,相关的伦理问题得到了更大的关注。该文通过举例说明动物是如何被用于与一些主要生物医学相关问题的研究,并激发关于伦理学在研究和教育中使用动物的应用的讨论,希望有助于提高科学界对这些伦理和法律规则的认识。

关键词： 科研潜力   热点内容   拓展延伸   科学探究   基因工程   生物学课程   考题   科学思维  

摘要： 基因工程是生物学课程中的重要内容,也是历年来等级性考试热点内容。涉及基因工程内容的考题往往与新的科研事实结合,考查学生科学思维和科学探究。基因工程的考题在很大程度上可反映出学生的科研潜力,笔者以2023年天津等级性考试题为例进行分析。

关键词： 大肠杆菌   肌醇-1-磷酸合酶   基因工程   肌醇   正交试验   发酵条件  

摘要： 该研究以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)SC288基因组为模版,利用基因工程技术克隆肌醇合成途径关键酶肌醇-1-磷酸合酶(IPS)的表达基因INO1,以质粒pETDuet-1为载体,构建重组质粒pETDuet-INO1,导入大肠杆菌(Escherichia coli)BL21,构建重组菌株*** BL21/pETDuet-INO1,实现IPS在大肠杆菌高效表达,并采用单因素试验及正交试验对其产肌醇的发酵条件进行优化。结果表明,成功构建重组大肠杆菌*** BL21/pETDuet-INO1,其发酵产肌醇的最佳工艺条件为:初始葡萄糖添加量12 g/L,诱导温度28℃,接种量3%。在此条件下进行诱导发酵24 h,肌醇产量高达(0.81±0.007)g/L,比优化前提高60.39%。

关键词： 氨同化菌群   污泥   堆肥   氮素转化   基因工程  

摘要： 污泥堆肥过程中氨气(NH_(3))和氧化亚氮(N_(2)O)大量排放导致的氮素损失及环境污染是其在实际应用中未能有效解决的现实问题。含氮气体的形成与释放机理是控制堆肥氮素损失的关键。氨同化菌群可将铵态氮合成谷氨酸,将无机氮转化为有机氮并固定于污泥堆肥中,从而提高堆肥氮转化率,防止氮素损失。为提高污泥堆肥肥效,促进农业绿色可持续发展提供参考,综述氨同化菌群的基本特性、氮素转化机制、基因工程优化及其在污泥堆肥中的影响作用等方面的研究现状,从氨同化菌群的应用潜力、氨氧化抑制作用、竞争与适应性及污泥特性与氮素转化过程的系统运行与管理等方面展望其研究方向。

关键词： 基因测序   DNA序列   DNA测序   二代测序   短序列   双脱氧链终止法   高通量  

摘要： “读长”(reads)是指基因测序中能测得DNA序列的长度。如果目标DNA序列长度大于“读长”,就必须把DNA序列分割为长度在“读长”以内的短序列才能测序。一代测序技术使用双脱氧链终止法(Sanger法)进行测序,是经典的DNA测序方法,其读长为600~1000 bp。二代测序技术是采用大规模平行测序的方法,与一代测序技术相比,具有高通量、高速度、高灵敏度和低成本的特点。但二代测序读长短,为50~600 bp,通常小于150 bp。

关键词： 高海拔   口岸   蚊虫   DNA条形码  

摘要： 目的利用DNA条形码技术对高海拔地区口岸蚊虫种类进行鉴定,为蚊虫分类及虫媒病毒病的防控提供科学依据。方法2023年7-9月,在西宁曹家堡机场和格尔木机场的草坪、污水处理厂、宿舍等3个区域,采用紫外线诱蚊灯法和双层叠帐法捕蚊,利用形态学鉴定和DNA条形码测序鉴定蚊种。结果共捕获蚊类110只,其中曹家堡机场口岸76只,格尔木机场口岸34只,形态学鉴定均为淡色库蚊。随机选择其中15只进行DNA条形码分子测序,序列比对证实14只为尖音库蚊,1只为致倦库蚊。结论利用DNA条形码基因测序初步了解了高海拔地区口岸蚊种构成,更加精准地为口岸虫媒防控提供科学依据。