羊草cDNA文库的构建及果聚糖水解酶的分离与鉴定

羊草(Leymus chinensis(Trin.) Tzvel.)又称碱草，隶属禾本科赖草属，是欧亚大陆草原区东部草甸草原及干旱草原上的重要建群种之一。作为一种兼具重要经济价值和生态价值的优良牧草，羊草受到了广泛的关注。但长期以来，对羊草的研究主要集中在生态学、生殖生物学方面，在分子生物学方面知之甚少。为了保存羊草基因资源，并在基因水平上研究羊草生物代谢的调控机理，本研究采用羊草根、叶片混合后做为材料，构建cDNA文库，并对文库中部分基因序列进行了分析。同时从中克隆获得羊草果聚糖水解酶全长基因并对这些基因进行了深入的生物信息学分析、转化毕赤酵母研究初步确定其功能，为深入了解羊草代谢的分子机制提供理论依据。主要结果如下： 1. 成功地构建了羊草根、叶混合cDNA文库，原始文库滴度达到4×106 pfu/ml，扩增文库滴度接近1011 pfu/ml ，重组率达97% 。PCR检测插入片段，均在0.5 kb到3 kb之间，l kb以上占68%。从文库中检测到了TC、γ-TMT、FEH基因，文库覆盖度达到要求且为PCR筛选文库提供了可能。 2. 随机挑取经检测过的597个单克隆进行测序，去除插入片段小于和污染序列后，获得了584条高质量的序列。所有584条EST序列与NCBI的核酸数据库比对时，有30.99%的EST序列与己知序列有很大的同源性：而与蛋白质数据库进行比对时，有61.27%的EST序列与已知序列有很大的同源性。核酸比对中，有32.87%的序列为未知功能新基因，而蛋白质比对结果只有11.27%的序列为未知功能新基因。其中获得5条全长基因。 3. 文库中测序得到果聚糖水解酶（FEH）片段，依据其核酸、蛋白序列，以羊草根茎为材料，结合果聚糖水解酶基因的保守序列设计引物，通过 RACE 方法，获得羊草果聚糖水解酶基因 Lc 1-FEH 的全长序列（2040bp），包含一个 1803bp 的开放阅读框，采用生物信息学方法对该基因编码蛋白质进行功能分析，该基因编码的氨基酸序列具有明显的果聚糖水解酶类蛋白特征(NDPNG，FRDP 和[WEC (V/P)D] 结构域)，其分子量为 66.8kD，等电点 pI 为 5.49，是一种酸性蛋白质。同源性分析结果表明Lc1-FEH与单子叶植物小麦、大麦和黑麦草细胞壁类酵素酶同源性最高，分别为89％、87％ 和72％。运用实时定量方法对Lc 1-FEH表达量在羊草发育各时期及不同逆境处理下进行测定，结果发现，幼苗中以叶中表达量最低，根茎中表达较高，成苗中花梗中的表达量最高；Lc1-FEH在转录水平明显受碱、ABA、SA及低温胁迫诱导，随着胁迫时间延长，表达量迅速增加，到达到最大值，之后表达水平逐渐降低，在盐、干旱的诱导下的表达量迅速降低。 4. 羊草果聚糖水解酶Lc1-FEH基因在毕赤酵母中的高效表达 将pMD-Lc1-FEH 质粒经双酶切后构建果聚糖酵母表达载体 pPICZα- Lc1-FEH 。将重组表达载体线性化后电击转化毕赤酵母Pichia pastoris X33，经抗生素 Zeocin 和酵母 PCR 筛选获得高效表达酵母工程菌。毕赤酵母表达的果聚糖水解酶蛋白经SDS-PAGE 分析表明Lc1-FEH表观分子量为 67 kD 左右。其最适反应 pH 值为 5.5，在 pH 值为 4.5~6.5 的范围内能保持较高的酶活力；表达Lc1-FEH的最适反应温度为 30 ℃；在温度在 20～30℃度范围内有较高的酶活。 Lc 1-FEH能够水解含有β-2，1糖苷键类型果聚糖：蔗果四糖、菊粉、6-蔗果三糖；而对β-2，6糖苷键类型果聚糖：6-蔗果三糖、新蔗果三糖、细菌类果聚糖及蔗糖基本不具水解活性。

XMolecular Cloning and Sequence Analyses of cDNAs Encoding Seven C2type Lectin2like Protein Subunits from Daboia russellii siamensis

按照Promega 公司的mRNA 提取试剂盒操作手册, 从圆斑蝰蛇( Daboia russellii siamensis ) 的毒腺中提 取mRNA ; 利用RT2PCR 的方法进行体外扩增, 获得C - 型凝集素蛋白的基因, 克隆到pMD182T 载体中。随机挑 选14 个阳性克隆进行核酸测序, 获得7 个编码不同蛇毒C - 型凝集素样蛋白亚基的cDNA , 分别命名为DRS2L1 、 DRS2L2 、DRS2L3 、DRS2L4 、DRS2L5 、DRS2L6 和DRS2L7 。由基因序列推导出的氨基酸序列表明, 克隆到的7 个蛇 毒C - 型凝集素样蛋白的亚基中均有糖识别结构域存在。BLAST 分析显示, 仅有DRS2L1 的蛋白序列与目前已知 的蛇毒C - 型凝集素样蛋白的α亚基相似。序列同源性比较并结合半胱氨酸位点分析, 推测DRS2L1 和DRS2L2 可能分别是圆斑蝰蛇毒Ⅹ因子激活剂的轻链LC2 和LC1 。DRS2L3 和DRS2L4 可能是高分子量的蛇毒C - 型凝集 素样蛋白的β亚基, 而DRS2L5 和DRS2L6 可能是低分子量的蛇毒C - 型凝集素样蛋白的β亚基。DRS2L7 可能是 类似于血小板膜糖蛋白Ib 结合蛋白的β亚基。

树突状细胞体外分化成熟的时程、mi/mRNA 表达谱分析和共生菌影响的研究

树突状细胞（dendritic cells, DC）作为机体天然免疫和获得性免疫反应的桥梁和枢纽，发挥着重要的启动和调控作用。随着体外诱导方法的建立和生物学技术的进步，有关DC 的基础生物学研究得到了快速的发展，在诱导方法、个体发生及基因表达和调控等方面，涌现出很多新的、未解的关键问题。同时，随着对粘膜免疫机理研究的深入，DC 在粘膜生态环境中的功能和影响，渐已成为免疫学研究前沿领域中的热点和要点。在本研究中，为了确定DC 体外分化成熟的最短时程，同时为了研究DC 分化成熟相关的基因表达调控，我们建立了快速的DC 体外诱导方法，分析了体外快速诱导 DC 的mi/mRNA 表达谱。此外，在原始分离的女性生殖道共生乳酸杆菌的基础上，以THP-1作为DC 前体细胞的细胞系模型，开展了女性生殖道共生乳酸杆菌刺激活化 THP-1 的研究，希望能够为乳酸杆菌作为生殖道粘膜免疫疫苗的应用提供理论基础。首先，采用外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cells, PBMC）来源的CD14+细胞为DC 前体，经过GM-CSF 和IL-4 的刺激，1-6 天后得到未成熟DC （immature dendritic cells, iDC），并经成熟因子（TNF-α, IL-1β, IL-6 与PGE2）诱导 1-2 天后，获得成熟DC（mature dendritic cells, mDC）。经过比较和分析，明确了完全分化和成熟各2 天，即“2+2”，为DC 诱导分化的最佳和最短时程，从而证实和建立了DC 体外快速诱导的体系和方法。该方法获得的iDC 与mDC，具有与传统的“6+2” 方法获得的DC 相同的形态与表型，而且，利用该方法获得的DC 总数高于“1+1”， “1+2”与“6+2”的方法，为DC 的生物学研究提供了基础数据。我们进而采用芯片技术，对体外快速分化成熟的DC 进行了mi/mRNA 表达谱分析，确定了DC 不同分化发育阶段特征性的mi/mRNA 表达差异。结果发现，与CD14+ 单核细胞即DC 前体相比，iDC 与mDC 之间具有更加相近的mi/mRNA 表达方式。 miRNA 表达谱分析则表明，不同的miRNA 表达与DC 的不同分化和发育阶段相关。而且，位于同一基因簇内的miRNA，呈现协同表达的情况。特别值得注意的是，本研究发现了在DC 的某些发育阶段特异表达的miRNA，它们在DC 发育过程中的功能，还未得到诠释，它们在DC 某些分化阶段的特异表达，提示了DC 各分化阶段的相关性与特异性。结合mRNA 表达谱分析，我们发现miRNA 的表达与其目的基因的表达在mRNA 水平呈现负相关的特性。同时，免疫相关mRNA 与miRNA 在DC 体外不同发育阶段的表达亦呈现差异，其中，miRNA（如hsa-miR-181a, hsa-miR-223, hsa-miR-155, hsa-miR-146, hsa-miR-106a 与hsa-miR-20a 等）与mRNA（如ALM1 等）参与了特定的与免疫相关的GO（Gene Ontology）与通路（Pathway），提示这些miRNA 与mRNA 可能通过不同的方式调节控制着DC 的体外诱导过程。在有关粘膜生态环境中DC 的分化、成熟及其功能影响的研究中，我们首先通过各种乳酸杆菌鉴定方法的综合应用，确定了6 种原始分离的女性生殖道主要共生乳酸杆菌：发酵乳酸杆菌（L.Fermentum）、约氏乳酸杆菌（L.Johnsonni）、卷曲乳酸杆菌（L.Crispatus）、革氏乳酸杆菌（L.Gasseri）、詹氏乳酸杆菌（L.Jensenii）与德氏乳酸杆菌（L.Delbrueckii ）。其中，德氏乳酸杆菌（L.Delbrueckii）和发酵乳酸杆菌（L.Fermentum）具有较高的产H2O2 的能力。在此基础上，我们在与THP-1 的共同培养体系中，将乳酸杆菌对DC 前体的作用和影响进行了比较和研究。结果发现，L.Crispatus 在分离的各原始菌株中，具有最强的刺激THP-1 活化的能力，而且，在相同刺激比例下，L.Crispatus 活菌具有比死菌更强的免疫刺激能力，表现为明显上调THP-1 细胞表面标志CD40、CD80、CD86、 CD1a、CCR6 与CD324 的表达水平，同时可诱导活化THP-1 上调表达Th1 型细胞因子。通过FITC-Dextran 吞噬实验，我们发现，经过L.Crispatus 刺激的THP-1 细胞，其吞噬外来抗原的能力明显下降，但尚未检测到经过活化的THP-1 细胞刺激T 细胞增殖的能力。通过流式细胞术分析的方法，我们检测了TLR1、TLR2、TLR4 与TLR6 在不同的刺激分化阶段的表达水平，结果表明，THP-1 主要通过TLR2 与TLR6 识别女性生殖道L.Crispatus。综上所述，本研究首先通过对DC 体外分化成熟的最短时程的分析，确立了快速诱导DC 的最佳方法，进而利用芯片技术，研究了快速诱导DC 的mi/mRNA 表达谱，揭示了DC 体外分化发育过程中可能的调控途径，为进一步研究DC 的基础生物学提供了恰当的模型和具有指向性的线索。同时，通过与DC 前体THP-1 的共同培养体系，证实了生殖道共生乳酸杆菌的免疫调节作用，为以乳酸杆菌为载体的生殖道粘膜免疫疫苗的研究和应用提供了实验依据

四种药用植物的化学成分及芍药苷的微生物转化研究

本学位论文共有5章。第一章报道白芍的化学成分及芍药苷的微生物转化研究成果；第二章报道天山雪莲的化学成分研究；第三章报道两面针的化学成分研究；第四章报道通关藤的化学成分研究成果；第五章概述了花椒属植物中最近十年报道的新化合物及药理研究情况。 在第1章的第一部分报道了白芍（Paeonia lactiflora Pall.）的化学成分。我们采用正、反相硅胶柱层析等各种分离方法，从白芍的干燥根中共分离出14个化合物，其中1个为新化合物，其结构通过波谱分析证实为没食子酰白芍苷，另外还有2个为首次从该植物中分离得到。第二部分报道了芍药苷的微生物转化生产芍药苷代谢素-I的研究，从15株厌氧菌中筛选出10株有转化活性的菌株，其中短乳杆菌Lactobacillus brevis AS1.12的转化活性最好，对其转化条件进行了初步的筛选，确定了相对合理的转化工艺。 在第2章报道了天山雪莲（Saussurea involucrate Kar.et Kir.）全草乙醇提取物化学成分的分离纯化和结构鉴定。通过正、反相硅胶柱层析等分离纯化和MS、NMR等波谱解析，共分离鉴定了28个化合物，结构类型分属于黄酮、倍半萜和木脂素等，其中2个新倍半萜化合物的结构分别表征为6α-羟基云木香酸6-β-D-吡喃葡萄糖苷和11βH-11,13-二氢去氢云木香内酯8α-O-(6′-乙酰)-β-D-吡喃葡萄糖苷。 第3章报道了两面针（Zanthoxylum nitidum （Roxb.）DC.）干燥根的乙醇提取物化学成分的分离纯化和结构鉴定。通过正、反相硅胶柱层析等分离纯化和MS、NMR等波谱解析以及X-射线单晶衍射，共分离鉴定了16个生物碱，结构类型分属于苯并啡啶类、喹啉类和阿朴啡类等，其中2个新苯并啡啶类生物碱的结构分别表征为二聚双氢两面针碱和丙酮基双氢崖定椒碱。 第4章报道了通关藤（Marsdenia tenacissima (Roxb.) Wight et Arn.）水提取物化学成分的分离纯化和结构鉴定。通过正、反相硅胶柱层析等分离纯化和MS、NMR等波谱解析以及X-射线单晶衍射，共分离鉴定了14个化合物，结构类型均属于C21多羟基甾醇，其中4个新化合物tenacigenoside A, tenacigenoside B, tenacigenoside C和tenacigenoside D的结构分别表征为3-O-6-deoxy-3-O-methyl-β-D-allopyranosyl-(1→4)-β-D-oleandropyranosyl-17β-tenacigenin B (62), 3-O-2,6- dideoxy-4-O-methyl-D-lyxo-hexopyranosly-11α-O- methylbutyryl-12β-O-acetyl-tenacigenin B (63), 3-O-6-deoxy-3-O-methyl-β-D- allopyranosyl-(1→4)-β-D-oleandropyranosyl-11α-O-tigloyl-tenacigenin C (64)和3-O-6-deoxy-3-O-methyl-β-D-allopyranosyl-(1→4)-β-D-oleandropyranosyl-11α-O-2- methylbutyryl-tenacigenin C (65)。 第5章概述了花椒属植物的化学成分及药理活性研究进展。 This dissertation consists of 5 chapters. The first chapter elaborate the phytochemical investigation of Paeonia lactiflora Pall., and microbial transformation of paeoniforin. The second, third and four chapters elaborate the phytochemical investigation of Saussurea involucrate Kar.et Kir., Zanthoxylum nitidum (Roxb.) DC. and Marsdenia tenacissima (Roxb.) Wight et Arn., respectively. Chapter 5 is a review on chemical constituents and bioactivities of Zanthoxylum species. The part one of chapter 1 focus on the isolation and identification of chemical constituents from P. lactiflora. Fourteen compounds were isolated from the roots of P. lactiflora by repeat column chromatography over normal and reversed phase silica gel. Among them, one is a new compound and the structure was suggested as galloyl-albiflorin by spectral evidence. In addition, two compounds were firstly reported in this plant. The part 2 is about microbial transformation of paeoniforin. Chapters 2, 3 and 4 were isolations and identifications of chemical constituents from S. involucrate, Z. nitidum and M. tenacissima, respectively. From the aerial parts of S. involucrate, 28 compounds including 7 flavonoids and 13 sesquiterpenoids were isolated and identified. Among them, 2 new compounds were characterized as 6α-hydroxycostic acid 6-β-D-glucoside and 11βH-11,13-dihydrodehydro- costuslactone 8α-O-(6'-acetyl)-β-D-glucoside, respectively, by means of spectroscopic analysis. Otherwise, 11 ones were firstly reported from this plant. The third chapter is about the phytochemical investigation of Z. nitidum. Sixteen compounds were isolated and identified. Among them, 2 new benzophenanthridine alkaloids were characterized as 8-acetonyldihydrofagaridine and 1,3-bis(8-dihydronitidinyl)-acetone by spectroscopic analysis. The fourth chapter is about the phytochemical investigation of M. tenacissima. Fourteen compounds were isolated and identified. Among them, 4 new compounds, tenacigenosides A~D, were characterized as 3-O-6-deoxy-3-O-methyl-β-D-allopyranosyl-(1→4)-β-D-oleandropyranosyl-17β- tenacigenin B, 3-O-2,6-dideoxy-4-O-methyl-D-lyxo-hexopyranosly-11α-O-methyl butyryl-12β-O-acetyl-tenacigenin B, 3-O-6-deoxy-3-O-methyl-β-D-allopyranosyl- (1→4)-β-D-oleandropyranosyl-11α-O-tigloyl-tenacigenin C, and 3-O-6-deoxy-3-O- methyl-β-D-allopyranosyl-(1→4)-β-D-oleandropyranosyl-11α-O-2-methylbutyryl- tenacigenin C. Chapter 5 is a review on recent progress in bioactive constituents from plants of Zanthoxylum species.

泸州老窖古酿酒作坊空气微生物分布特征研究

本文主要研究了泸州老窖古酿酒作坊内外环境空气真菌和空气细菌的群落结构和分布特征。结果如下： 作坊内外环境空气微生物浓度差别显著，并随季节变换而变化，春、夏季微生物浓度较高，秋、冬季较低，空气真菌在夏季达到最高，细菌在春季最高。 古作坊内外环境检测到的真菌均为16 属，但优势菌属不同，作坊外的优势菌属为青霉属(Penicillium)、曲霉属(Aspergillus)、无孢菌(non-sporing)、枝孢霉属(Cladosporium)和链格孢属(Alternaria)；而作坊内优势菌属为曲霉属、青霉属、酵母菌(Yeast)、无孢菌，作坊内还含有较高浓度的根霉属（Rhizopus）、毛霉属（Mucor）、短梗霉属（Aureobasidiu），枝孢霉属和链格孢属等，曲霉属、酵母菌、根霉属、毛霉属为古酿酒作坊重要的酿酒真菌，青霉属、链格孢属为酿酒不利菌群。对古作坊内曲霉属进行了初步鉴定，主要是小冠曲霉（A.cristatellus）、米曲霉（A.oryzae）、黑曲霉（A.niger）和白曲霉（A.cadidus）。 空气细菌10 属21 种，作坊内外环境的优势菌属均为芽孢杆菌属（Bacillus）、微球菌属(Micrococcus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、假单胞菌属(Pseudomonad)，其中芽孢杆菌属在作坊内占有绝对的优势，浓度比在40℅以上，是古酿酒作坊重要的酿酒细菌，另外还检测到较高浓度的乳酸杆菌（lactobucillus），这类菌容易使酒味发涩发苦，为酿酒不利菌。 作坊内外环境空气微生物表现出明显的交流现象。作坊内，青霉属、枝孢霉属、链格孢属、葡萄球菌属等杂菌占有一定比例；而在作坊外,芽孢杆菌属、曲霉属、根霉属(Rhizopus)、酵母菌等处于相对较高水平，绿化环境较好的营沟头作坊内的短梗霉属，枝孢霉属和链格孢属等杂菌含量低于什字头和新街子作坊。 The community structure and distribution characteristic of airborne microbes was investigated in ancient brewage workshops of luzhoulaojiao. The results are as follows: The concentration of airborne microbes was different in interior and exterior environment of ancient workshops, and also varied by seasons. microbial concentration was higher in spring and summer, and lower in fall and winner. The highest levels of airborne bacteria was in spring, but the fungal’s in summer. The identified genus of fungi were 16 in interior and exterior environment of the ancient workshops. But the dominant genus were different , The advantage genus in the interior were Aspergillus, Yeasts, Penicillum and Nonsporing and in the exterior were Penicillum, Nonsporing, Cladosporium, Aspergillus and Aureobasidiu. Rhizopus ,mucor, Aureobasidiu, Cladosporium, Alternaria and all also were at a higher level. Among these, Aspergillus, Yeasts, Rhizopus ,mucor are important vintage flora . Penicillum, Alternaria do harm to vintage. Aspergillus of ancient workshops was identified , the preponderant aspergillus species were A.cristatellus, A.oryzae, A.niger and A.cadidus in ancient brewage workshops. 10 genus 21 species bacteria were identified, the advantage genuses among the interior and exterior of the three workshops were bacillus, microccus, Staphylococcus Pseudomonas. Bacillus, which account for beyond 40℅ of the total bacteria concentration in all sampling pots, was the most dominant genus. Lactobacillus was identified at a high level in ancient workshops, it makes spirit taste bitter and astringent. So it is not a kind of good bacterium for vintage. The fungus in the interior and exterior atmosphere characterized intercommunion phenomenon. Obviously, the concentration of profitless fungus such as Penicillum, Cladosporium, Alternaria appeared in the interior, and the fungus such as Bacillus, Aspergillus, Rhizopus and Yeasts in the exterior were at a relatively high level. the harmfull fungus in yinggoutou workshops such as Aureobasidiu, Cladosporium, Alternaria and all were lower than shenzitou and xinjiezi workshops.

Enrichment of the hydrogen-producing microbial community from marine intertidal sludge by different pretreatment methods

To determine the effects of pretreatment on hydrogen production and the hydrogen-producing microbial community, we treated the sludge from the intertidal zone of a bathing beach in Tianjin with four different pretreatment methods, including acid treatment, heat-shock, base treatment as well as freezing and thawing. The results showed that acid pretreatment significantly promoted the hydrogen production by sludge and provided the highest efficiency of hydrogen production among the four methods. The efficiency of the hydrogen production of the acid-pretreated sludge was 0.86 +/- 0.07 mol H-2/mol glucose (mean +/- S.E.), whereas that of the sludge treated with heat-shock, freezing and thawing, base method and control was 0.41 +/- 0.03 mol H-2/mol glucose, 0.17 +/- 0.01 mol H-2/mol glucose, 0.11 +/- 0.01 mol H-2/mol glucose and 0.20 +/- 0.04 mol H-2/mol glucose, respectively. The result of denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) showed that pretreatment methods altered the composition of the microbial community that accounts for hydrogen production. Acid and heat pretreatments were favorable to enrich the dominant hydrogen-producing bacterium, i.e. Clostridium sp., Enterococcus sp. and Bacillus sp., However, besides hydrogen-producing bacteria, much non-hydrogen-producing Lactobacillus sp. was also found in the sludge pretreated with base, freezing and thawing methods. Therefore, based on our results, we concluded that, among the four pretreatment methods using acid, heat-shock, base or freezing and thawing, acid pretreatment was the most effective method for promoting hydrogen production of microbial community. (C) 2009 Professor T. Nejat Veziroglu. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.