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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
由禾谷镰孢(Fusarium graminearum)引起的小麦赤霉病作为小麦上重要的真菌病害之一,其能够产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)等真菌毒素,不仅影响小麦的品质,造成小麦严重减产,还严重威胁人畜健康。研究表明,在禾谷镰孢侵染小麦早期,效应蛋白以及DON毒素发挥着重要作用。综述总结了禾谷镰孢的致病机制、与小麦互作过程中效应蛋白和DON毒素的分子作用机制等方面的研究进展,并对未来致病基因的有效利用进行了展望,以期为今后禾谷镰孢-小麦的互作机制研究以及小麦赤霉病的防治提供理论参考。
铁是植物与植物病原物的必需微量元素。土壤中铁含量虽然十分丰富,但基本以不溶的化合物形式存在,不能直接被植物体吸收。为了满足自身生长发育需要,植物在长期的进化过程中,形成了基于还原机制和螯合机制两种铁吸收和铁转运系统。目前对植物铁吸收机制和铁元素在植物-病原物互作的综述相对较少,总结了植物体内铁吸收的两种策略及分子机制,铁在植物细胞内的运输和植物体内响应铁信号的通路,铁对植物免疫反应和病原物致病性的影响等方面的研究进展,以期为植物铁信号途径以及铁在植物-病原物互作中的功能研究提供参考,为作物栽培提供新思路。
在农业生产中,化学除草剂的广泛使用虽然能确保作物产量,但也引发了许多环境问题,同时杂草对除草剂的抗性也会随之进化。因此,亟需开发安全性更强、作用机制更新颖的除草剂。真菌可以合成多种结构复杂的次级代谢产物,其中一些具有良好的除草活性。按照结构类型,综述了近十年国内外从真菌中分离的具有除草活性的次级代谢产物,并对真菌除草活性化合物的发展方向及应用前景进行了展望,以期为新型除草剂的研究与开发提供参考。
微塑料(microplastics, MPs)通常是指粒径小于5 mm的塑料纤维、颗粒或者薄膜,其遍布于海洋和陆地的各个环境介质中,是生态系统中的主要污染物,可被生物吸收,产生生态风险和健康风险。由于生物法降解MPs具有成本低、环境友好等特点,拥有广阔的应用前景,是未来MPs降解的总发展趋势。综述了MPs对环境和生物造成的影响,并详细介绍了MPs对人体的潜在毒性,讨论了多种降解MPs的方式(细菌、真菌、生物膜)和机制,以期为进一步研究微塑料的生态风险和高效降解策略提供科学参考。
黏蛋白是一类主要由黏多糖组成的高分子量糖蛋白,其主要分布在人体的各种管腔内表面,对上皮细胞起到保护和润滑作用。多项研究表明,黏蛋白在肿瘤的发生发展中扮演着重要角色,因此,部分黏蛋白被确定为肿瘤标志物,成为很有前景的肿瘤治疗靶点。综述了目前以黏蛋白为靶点的肿瘤治疗方案,包括小分子抑制剂、抗体疗法、疫苗等方面,以期为临床肿瘤诊治方法的发展与优化提供理论参考。
微生物发酵中药材属于传统中药炮制中一种获得新药的重要技术方法。目前,现代生物技术的发展逐渐对微生物发酵中药的机制和工艺进行了解析,然而,难以找到合适的发酵菌种、微生物发酵中药的机制不明晰、中药发酵的终点不易判定、缺乏质控指标、发酵工艺规范不统一等问题依然凸显。因此,从微生物发酵中药的种类与功能、微生物发酵中药材机制及微生物发酵中药工艺三个方面对现有的研究进展进行了综述,总结了微生物在中药发酵过程中的具体发酵机制,并对微生物发酵中药的发展远景进行展望,为中药发酵菌种的选择、发酵终点的判定、质量标准的制定、工艺的进一步规范及中药产业链新药物的研发和升级提供理论依据和技术参考。
抗体药物经历了多克隆抗体、单克隆抗体及基因工程抗体三个阶段,随着人类对抗体药物的不断深入研究,出现了多克隆抗体技术、杂交瘤抗体技术、抗体文库展示技术以及转基因小鼠技术等多种抗体筛选技术。抗体药物具有非常大的发展前景,针对各种抗体药物筛选技术的特点进行整理归纳,并讨论了抗体药物研发面临的挑战,以期为后续抗体技术的发展提供参考。
生物技术药物在肿瘤、自身免疫性疾病及其他复杂疾病的治疗中取得了日益显著的治疗效果。使用生物技术药物进行治疗时存在免疫原性风险,导致药物疗效和治疗效果降低,甚至产生严重的不良反应。在保持生物技术药物药代动力学特性和治疗效果的基础上,降低或去除其免疫原性成为药物开发过程的重要环节。了解驱动生物技术药物免疫原性的复杂机制以及制定有效的策略降低免疫原性风险对于提高药物疗效和安全性至关重要。综述了生物技术药物免疫原性产生机制的研究进展,讨论了影响免疫原性的因素,重点阐述了在药物开发过程中降低免疫原性的策略,以期为生物技术药物的研发提供参考。