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我国转基因抗虫耐除草剂玉米产业化应用面临的机遇与挑战
李敏, 王磊, 邹俊杰
2023, 13 (2): 157-165.
摘要4300)   HTML74)    PDF (603KB)(1535)   

玉米是我国重要的粮食作物和饲料作物,虫害和杂草防治是我国玉米生产面临的重大瓶颈问题。转基因抗虫耐除草剂玉米的应用能够减少农药使用量,在提高玉米产量、提升玉米收获品质方面具有重要作用。自1996年国外转基因抗虫耐除草剂玉米商业化应用以来,有效控制了玉米螟和草地贪夜蛾等鳞翅目害虫的为害,降低了除草成本,经济效益、社会效益和生态效益十分显著。对近10年来全球和我国转基因抗虫耐除草剂玉米的产业化发展现状进行了综述,分析了我国转基因抗虫耐除草剂玉米产业化面临的机遇与挑战,并为加快推进我国转基因玉米产业化应用提供了建议。

农业生物防治技术的现状及改进策略
吴焕振, 杨野, 崔秀明, 刘源
2024, 14 (5): 697-711.
摘要4280)   HTML22)    PDF (2146KB)(164)   

在全球人口增长和耕地减少的双重压力下,农业的可持续发展迫在眉睫。生物防治通过利用天敌、微生物等有益生物抑制害虫和病原体,展现出巨大的潜力,是现代农业病虫害防治的有效途径。概述了生物防治在农业可持续发展中的重要性及其在保护生物多样性和环境中的积极作用,详述了害虫天敌的应用、有益微生物防治植物病害、拮抗菌筛选技术的发展,以及组学技术和纳米技术的应用。最后,提出若干改进策略,旨在为生物防治相关研究和实际应用提供有价值的参考和指导,从而提高对生物防治技术的认识和应用,促进农业可持续发展。

镰刀菌毒素在植物与病原菌互作过程中的作用
王立雯, 王江坤, 王冰冰, 徐剑宏, 史建荣, 刘馨
2024, 14 (2): 182-188.
摘要3871)   HTML13)    PDF (1355KB)(367)   

镰刀菌引起的赤霉病和根腐病是威胁多种粮食作物安全生产的真菌病害,可引起粮食减产和谷物品质降低。田间受镰刀菌感染的谷物也会在仓储过程中造成粮食劣变和毒素污染等问题。镰刀菌通过形成侵染结构、合成细胞壁降解酶(cell wall degrading enzyme, CWDE)及毒素抵御宿主防御反应破坏植物组织完成侵染。毒素是病原真菌的重要致病因子,植物通过化学修饰和化学分隔等形式将毒素与基质结合、泵出胞外以降低毒素的植物毒性。通过杂交育种或转基因技术对解毒基因进行改良利用是防控镰刀菌病害及毒素污染的有效途径之一。综述了侵染过程中毒素等次生代谢产物在病原菌和植物互作及病害发展过程中的作用机制,以期为植物抗病育种和镰刀菌病害及毒素防控新策略的研发提供依据。

微生物胞外多糖的来源、生物合成及功能研究进展
徐畅, 刘天一, 刘文佳, 张俐敏, 莫继先
2024, 14 (3): 368-376.
摘要3365)   HTML13)    PDF (3166KB)(418)   

胞外多糖是由微生物合成的一种功能多样的聚糖化合物。近年来研究发现,胞外多糖具有吸附性、亲水性、粘结性及免疫活性等特性,在多学科研究中受到广泛关注。目前胞外多糖的生产和提纯过程存在成本高、收率低等问题,阻碍了其规模化生产和商业应用。系统介绍了胞外多糖的微生物来源、生物学特征和生理功能,重点阐述了几种具有工业应用潜力的胞外多糖的生物合成机制,列举了胞外多糖最新的应用方向,并对胞外多糖的生物合成机制以及胞外多糖的规模化生产和多领域应用进行了展望。希望为进一步开发利用胞外多糖产生菌的菌种资源、深入研究微生物胞外多糖功能和活性机制以及发酵生产过程、以及对胞外多糖在多学科和多领域的广泛应用的优化提供参考。

羊源性基因组DNA标准物质研制
纪艺, 王凯莉, 余卉茹, 赵新, 丁霖, 彭城, 徐俊锋, 陈笑芸
2024, 14 (1): 125-132.
摘要3320)   HTML2)    PDF (1356KB)(263)   

近年来,羊肉及其肉制品的掺假等食品安全事件层出不穷,为了完善市场执法检查法律依据,利用数字PCR定值羊HELZ基因,研制了羊基因组DNA标准物质。由于标准物质可以用于衡量检测方法的准确性,因此可以判定食品及相关制品中羊肉的掺假情况。利用数字PCR对研制的标准物质进行均匀性和稳定性评估,结果表明该批标准物质均匀性良好,在4 ℃、25 ℃可以稳定保存14 d,在-20 ℃可以稳定保存6个月。来自全国9个不同实验室羊源性基因组DNA标准物质(高浓度)和羊源性基因组DNA标准物质(低浓度)的联合定值结果显示,标准值及其扩展不确定度分别为(5.44±0.45)×103 copies·μL-1和(5.68±0.54)×102 copies·μL-1。该羊源性基因组DNA标准物质为动物源性标准物质的市场应用提供了技术基础,完善了羊源性基因组DNA标准物质的制备、定量检测、质量控制和量值溯源技术平台。

基于重组酶聚合酶扩增技术的牛源性成分快速检测方法
王晓雪, 纪艺, 余卉茹, 徐俊锋, 彭城, 汪小福, 李玥莹, 陈笑芸
2024, 14 (2): 278-286.
摘要3297)   HTML1)    PDF (2175KB)(112)   

市场中肉类食品掺假的复杂多样化使得监管机构对动物源性成分鉴定的便捷性、准确性、灵敏性要求越来越高。尤其是市场上经济价值较高的牛肉类产品已成为制假的重灾区,迫切需要建立一种快速、高效的牛源性成分分子检测方法。基于此,以牛组成型表达基因β-actin为靶基因设计并筛选了几组牛特异性扩增的引物和探针组合,经过灵敏度检测和特异性验证,建立了一种牛源性成分实时荧光重组酶聚合酶扩增技术(recombinase polymerase amplification, RPA)快速检测方法。通过优化试剂配比,提高了一步法提取牛肉制品DNA的效率,同时将PRA技术与胶体金免疫试纸条显色技术相结合实现了检测的便捷化和结果的可视化。实际应用结果表明,研究建立的牛源性RPA检测方法能够特异性地检测牛源性成分,且最低检测灵敏度可达到14.8个拷贝,通过胶体金免疫试纸条得到的可视化结果的准确性和灵敏度与实时荧光RPA相同。该方法特异性强、灵敏度高,整个过程在25 min内即可完成,极大缩短了检测时间。

酶制剂预处理对酵母菌发酵烟叶的影响
刘晓敏, 卢婷, 李勇, 王猛, 朱保昆, 张伟
2025, 15 (1): 93-101.
摘要3286)   HTML5)    PDF (1298KB)(358)   

为研究不同酶制剂对发酵烟叶的影响,以云南烟叶为试验材料,采用多种酶制剂对烟叶进行酶解处理,并利用葡萄酒果酒酵母菌发酵技术,旨在制备出风味更为丰富饱满的烟叶产品。实验分析了不同酶制剂处理对烟叶常规化学成分、挥发性风味物质及感官品质的影响。结果表明,经过酶解处理,各组烟叶的水分含量和含氮量无较大变化,含氮量大致在0.98%~1.18%,其中100 U·g-1风味蛋白酶处理组烟叶中可溶性总糖和还原糖含量最高,分别为12.11%和5.93%。各组烟叶中挥发性风味物质总量均有所提升,最高为180.029 μg·g-1,而且各组烟叶中主要特征性风味物质含量也得到提升,如新植二烯、苯乙醇、茄酮和巨豆三烯酮等,各组烟叶经酶解处理后感官品质也得到提升。综合分析发现,利用70 U·g-1风味蛋白酶和50 U·g-1 α-淀粉酶复配对烟叶进行酶解处理,可以使烟叶的化学成分更协调,香气成分更充足,感官指标也更好。因此,通过酶解发酵的方式可以提升烟叶的品质,为烟叶的进一步商业化应用提供了依据。

海洋链霉菌次级代谢产物研究进展
陈巧莉, 黄杰, 陈森瑜, 潘少婷, 唐灵芝, 洪璇
2023, 13 (6): 844-852.
摘要3245)   HTML15)    PDF (1659KB)(809)   

链霉菌作为最高等的放线菌,广泛分布于多种生态环境中,具有复杂而独特的形态分化周期和强大的次级代谢能力。链霉菌的次级代谢产物具有抗感染、抗肿瘤、抗炎抗氧化、免疫调节等生物活性,是天然活性产物的主要来源之一。近年来随着对海洋资源的开发,许多新型的海洋链霉菌及其丰富的次级代谢产物被发现。从海洋链霉菌的生物活性物质、育种和发酵培养3个方面综述了海洋链霉菌次级代谢产物的研究进展,以期为缩短海洋链霉菌的发酵周期,提高次级代谢产物产量活性以及开发新型的海洋药物等提供参考和借鉴。

转基因抗虫棉研究进展
张安红, 肖娟丽, 赵战胜, 王志安, 刘圆, 罗晓丽
2023, 13 (5): 657-662.
摘要2854)   HTML106)    PDF (512KB)(1327)   

棉花是我国重要的经济作物,虫害对棉花生产造成巨大损失,而转基因技术培育抗虫棉为害虫防治提供了一个行之有效的方法。从转苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因棉花、RNAi转基因抗虫棉花、基因编辑创制抗虫棉花、转次生代谢物基因与棉花抗虫性的相关研究等方面对近年来转基因抗虫棉的研究进展进行了综述,以期为进一步研究转基因抗虫棉提供方向和参考。

噬菌体基因工程技术与应用研究进展
焦耀萱, 李敏, 屈昕雅, 刘恬伶, 生秀梅, 周晓祥
2025, 15 (2): 189-200.
摘要2533)   HTML14)    PDF (1017KB)(1455)   

抗生素耐药性已成为全球人类健康面临的重大威胁,医药、工业、农业生产以及生态等领域均受到多重耐药菌的严重威胁。多重耐药菌感染逐渐呈现高发病率、高死亡率的趋势。噬菌体可以特异性裂解多重耐药病原菌,然而由于噬菌体宿主谱狭窄、基因组中含有不利基因等因素的制约,当前只有部分噬菌体成功应用于防治多重耐药菌感染等领域。噬菌体基因工程具有可编辑、高效等优势,为拓宽噬菌体宿主谱、设计“安全、绿色、高效”的新型噬菌体提供了理论基础。综述了噬菌体基因工程技术的研究进展,以及噬菌体在临床抗耐药菌感染、农业生产和生态环境等方面的实际应用,为噬菌体的定向改造及其在各领域中的有效应用提供了理论支持和参考。

农业基因编辑产品检测动态及发展趋势
王晶, 关海涛, 张晓磊, 王堡槐, 刘宝海, 温洪涛
2024, 14 (5): 712-723.
摘要2504)   HTML8)    PDF (935KB)(115)   

基因编辑技术是重要的生物育种技术之一。随着生物育种产业化的高速发展,农业基因编辑产品呈现快速增长态势,然而其标识溯源检测技术的研发速度难以匹配知识产权保护和安全监管的需求,严重制约了产业的发展,亟需研发与现行检测体系相适应的基因编辑产品检测技术与方法。从主要的基因编辑系统和技术优势、靶点编辑类型着手,分析了不同类型基因编辑产品检测技术的特征和优缺点,提出了检测技术创新、检测与评价技术融合、监管技术体系细化三方面建议,以期为农业基因编辑产品标识、溯源技术研究提供参考,为完善我国农业生物技术产品监管体系提供技术支撑。

转基因玉米MON87411实时荧光PCR定性检测方法的建立及其标准化
李凌燕, 肖冰, 张旭冬, 张华, 陈子言, 王颢潜, 张秀杰, 陈红, 梁晋刚
2024, 14 (2): 257-262.
摘要2428)   HTML5)    PDF (800KB)(111)   

转基因玉米MON87411是孟山都远东有限公司研发的抗虫耐除草剂玉米转化体,该转化体已获得进口加工原料的农业转基因生物安全证书。以转基因玉米MON87411品系特异性序列为靶标设计引物和探针,经特异性测试、体系优化、灵敏度测试及检出限测试,建立了转基因玉米MON87411的实时荧光PCR定性检测方法。结果表明,该方法能检测出转基因玉米MON87411的转化体成分,检出限(limit of detection,LOD)可达0.05%,具有稳定性好、特异性强、灵敏度高的特点。国内8家转基因生物安全检测机构对本方法进行了特异性测试、检出限测试和再现性测试,循环验证报告显示该方法符合国家标准方法的各项要求,可在检测行业推广应用。研究建立的方法可为我国对转基因玉米MON87411品系的安全监管提供有效的技术支撑。

不同亚型CHO宿主细胞对抗体表达的影响
曹辉, 董静, 贾宇, 江一帆
2023, 13 (5): 698-703.
摘要2325)   HTML23)    PDF (506KB)(656)   

CHO细胞作为宿主细胞广泛应用于生物药工业化生产中。其中,CHO-K1、CHO-DG44和CHO-S是最常见的3种亚型。虽然这些亚型是从共同的原始CHO细胞分离出来的,但在不同的实验室或生物医药公司、研究人员、培养基或培养方式下连续传代、驯化和保存,使得CHO细胞积累了大量变异,导致宿主细胞应用于抗体药生产时会在细胞生长状态、抗体表达量及以糖型为代表的质量属性方面表现出较大差异。综述了CHO细胞不同亚型的染色体差异、生长状态、表达差异以及糖型差异,以期为抗体药物研发中宿主细胞的选择提供参考。

双特异抗体药物研发现状及发展对策
李永超, 杨昭
2023, 13 (3): 353-358.
摘要2308)   HTML5)    PDF (507KB)(552)   

双特异性抗体(bispecific antibody,BsAb)是具有两个特异性抗原结合位点的人工抗体,能够在靶细胞的两个功能分子之间或靶细胞与其他细胞类型之间发挥桥接作用,在抗血管生成、清除肿瘤细胞、调节肿瘤微环境和增强抗肿瘤免疫反应等方面具有广阔的应用前景,是生物医药领域重要的研究方向之一。全球已有近200种BsAb药物进入临床试验,其中7款药物已获批上市。我国有60余种BsAb药物,但大多数BsAb药物处于临床Ⅰ期或者Ⅱ期阶段,仅有Cadonilimab已获批上市以及KN046和AK112处于临床Ⅲ期。综述了BsAb药物的前沿进展及其在研发和转化过程中所面临的难点与挑战,并提出了合理可行的解决方案,以期为我国在BsAb药物的研发与布局提供参考。

抗独特型抗体在半抗原免疫检测中的应用
杜凯, 张卓玲, 高莉, 何海华, 李婷华, 饶微
2023, 13 (5): 690-697.
摘要2306)   HTML15)    PDF (2004KB)(617)   

小分子半抗原的检测在食品药品检验、环境检测和疾病诊断等领域具有重要意义,但目前针对半抗原的免疫检测在灵敏度方面表现欠佳。抗独特型抗体(anti-idiotypes,Ab2)发现于20世纪初,主要分为3种亚型:Ab2α、Ab2β和Ab2γ。Ab2除了可以用于预防和治疗疾病外,在免疫检测中也有潜在的应用价值。概述了Ab2在竞争性、非竞争性及基于噬菌体免疫分析中的应用,包括检测模式及效果。无论是在竞争法中采用合适的Ab2替代半抗原衍生物,还是在非竞争法中采用针对一抗和半抗原复合物的抗伴型抗体,都能提高检测灵敏度,改善交叉率。Ab2的应用是未来体外诊断试剂盒开发的一个重要思路。此外,还对目前Ab2的几种开发方法进行了分析,较之传统抗体开发技术,天然纳米抗体库可能是获取Ab2更为实用的一种方式。

根系木质素含量影响玉米耐盐性的机制研究
张青云, 马蕾, 胥华, 靳礼安, 邹俊杰, 王宝宝, 陈全家, 徐妙云
2025, 15 (1): 67-77.
摘要2281)   HTML7)    PDF (5038KB)(94)   

土壤盐度是全球农业生产的主要制约因素,对农业可持续发展和粮食安全造成严重威胁。玉米(Zea mays L.)是我国三大作物之一,而盐碱地是我国极为重要的后备耕地资源。木质素作为植物细胞壁的主要结构成分,研究玉米中木质素的积累及细胞壁增厚对高盐度的响应具有重要意义。选取耐盐玉米自交系(Zhongke4M、Zheng58)和盐敏感玉米自交系(PH4CV、Chang7-2)为研究对象,采用清水对照和200 mmol·L-1 NaCl处理,分析不同盐浓度下玉米根系的形态变化、细胞学特征,检测相关酶活性、木质素含量和基因表达的差异。甲苯胺蓝染色结果表明,耐盐自交系Zhongke4M和Zheng58在盐胁迫下根皮层和内皮层面积的减少明显低于盐敏感玉米自交系PH4CV、Chang7-2。此外,番红荧光观察显示,耐盐自交系在盐胁迫下木质化程度增强或保持稳定,而盐敏感自交系则木质化程度下降。结果表明,耐盐自交系Zhongke4M和Zheng58在盐胁迫下木质素含量稳定,而盐敏感自交系显著降低。酶活性分析显示,盐胁迫下苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,PAL)和肉桂醇脱氢酶(cinnamyl alcohd dehydrogenase,CAD)在盐敏感自交系中活性降低,而肉桂酸4-羟化酶(cinnamic acid 4-hydroxylase,C4H)在耐盐自交系中活性上升。RNA-seq分析确定了3个与木质素合成相关的基因,其在不同玉米品种中的表达量存在差异。研究结果为深入理解玉米通过调节木质素积累和细胞壁结构应对盐胁迫提供了新视角,有助于揭示玉米的耐盐机制。

新型冠状病毒RBD蛋白原核表达及多克隆抗体的制备
彭晓燕, 陆盼盼, 胡祖权
2023, 13 (1): 102-106.
摘要2272)   HTML14)    PDF (1241KB)(620)   

为原核表达严重急性呼吸综合征冠状病毒2(简称新型冠状病毒,severe acute respiratory syndrome-coronavirus 2,SARS-CoV-2)S蛋白受体结合域(receptor binding domain, RBD)并制备多克隆抗体,利用基因克隆技术将RBD基因连接到原核表达载体pGEX-6p-1和pET-32a(+)上,电转化至大肠杆菌XL1-Blue感受态细胞,利用优化后的表达条件大量表达重组蛋白,经亲和层析纯化后通过SDS-PAGE检测蛋白的表达情况。利用GST-RBD融合蛋白作为免疫抗原免疫小鼠制备多克隆抗体,ELISA和Western blot分析抗血清的效价和特异性。PCR鉴定和序列测定结果显示,成功构建了重组载体pGEX-RBD和pET-RBD,在大肠杆菌中实现了GST-RBD和RBD-His融合蛋白的可溶性高效表达。研究获得的多克隆抗体的滴度达到约1∶3 000,并具有良好的结合特异性。原核表达的可溶性新型冠状病毒RBD重组蛋白具有良好的免疫原性,为后续制备基因工程抗体奠定了实验基础。

CRISPR/Cas9基因编辑技术在畜禽育种中的研究进展
贾名扬, 王磊, 陈俊峰, 张家庆, 闫祥洲, 邢宝松, 王璟
2024, 14 (4): 529-536.
摘要2269)   HTML7)    PDF (554KB)(287)   

CRISPR/Cas9是一种高效、精准的基因编辑技术,在畜禽基因编辑领域已取得了广泛应用。简述了CRISPR/Cas9技术在猪、牛、羊及禽类遗传育种方面的研究进展和应用情况,总结了该技术在育种应用方面所面临的问题,并对其未来发展趋势进行了展望,以期为未来该技术在畜禽育种领域的应用提供参考。

慢病毒载体p24蛋白含量的ELISA检测方法的建立与应用
刘超, 张玉柯, 刘华
2023, 13 (3): 457-464.
摘要2209)   HTML11)    PDF (960KB)(210)   

测定慢病毒载体p24蛋白含量的商业化试剂盒存在成本高、检测线性范围窄和货源可控性差等不足,为解决上述问题,采用由一对鼠抗p24蛋白的单克隆抗体作为捕获抗体与检测抗体,其中检测抗体进行生物素偶联来建立p24蛋白定量的双抗体夹心ELISA检测方法。通过方阵滴定法确定双抗夹心ELISA实验中的包被抗体与检测抗体的最佳工作浓度。对该方法进行了标准曲线线性范围、定量下限、准确度、精密度、特异性等的考察。取本公司自主研发生产的6个批次的慢病毒载体样品进行p24蛋白定量检测和放置稳定性来考察方法的适用性。实验结果显示,双抗夹心ELISA方法中包被抗体和生物素标记检测抗体的最优工作浓度分别为0.8 μg·mL-1和0.005 μg·mL-1,方法在1.25~80.00 ng·mL-1浓度区间有最佳线性,相关系数r2>0.95。批内和批间检测高、中、低质控品的回收率在80%~120%之间,变异系数均小于10.0%,定量检测下限为1.25 ng·mL-1。同一种慢病毒载体6批次的p24蛋白含量检测结果均在30%偏差范围内,4批次样本放置8 h的稳定性检测结果偏差均在10%范围内。对双抗体夹心ELISA法进行了优化开发和全面验证,旨在提升慢病毒载体p24蛋白含量的定量检测水平,以及为慢病毒载体工艺开发、质量控制和批次之间质量的一致性研究提供重要的数据支撑和理论依据。

生物压裂液驱提页岩油内源复合菌群的筛选与条件优化
邱思元, 徐晶雪, 张奕婷, 孙盛阳, 盛冬雪, 高佳欣, 曲丽娜
2025, 15 (2): 305-313.
摘要2209)   HTML2)    PDF (4583KB)(35)   

水力压裂技术在高效开采页岩油中具有独特优势,但其中所含的化学物质对地下水有较高的污染风险。利用页岩油内源功能菌系所产发酵液作为生物压裂液,参与页岩油的绿色开采,能够显著提高页岩油采收效率并减少对环境的负面影响。利用血平板初筛功能菌株,再以表面活性剂产量等作为评判标准,确定3株功能菌株并进行16S rDNA测序鉴定种属信息。按1、2、3 μL的不同接种量比例,对3株菌株复配成等体积的不同菌系,获得最优菌系配比。通过单因素实验筛选出最适因素,再采用正交法及响应面法进一步优化,获得高产培养条件。结果发现,3株高效功能菌株分别为假单胞菌属、芽孢杆菌属和陶厄氏菌属,复配比例为2∶2∶1。最适培养配方为乳糖浓度13.87 g·L-1、过硫酸铵2.13 g·L-1、亚硫酸铁1.75 g·L-1、pH 6,该条件下菌系的表面活性剂产量为315.51 mg·L-1,相比初始产量(187.30 mg·L-1),增长了59.37%。研究结果为页岩油生物压裂液的开发提供了参考。