生物学杂志

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“十四五”背景下合成生物学产业发展趋势分析

王浩绮, 高　豪, 信丰学

生物学杂志 2023, 40 (3): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.001

摘要（560）

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合成生物学的快速发展正在改变生物技术行业的产业布局。目前，合成生物技术已经广泛应用于天然产物合成、医学、能源、工业等多个领域。伴随我国《“十四五”生物经济发展规划》的颁布，被誉为“第三次生物科技革命”的合成生物学研究热度高涨。合成生物学凭借更经济、环境友好等突出特点，将颠覆相当一部分传统行业。梳理我国合成生物学领域行业政策和国内合成生物学产业，并针对合成生物学在生物基化学品、生物制药、农业、食品、医美和化妆品领域的作用进行重点阐述，同时对其未来发展进行展望。

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促凋亡蛋白Bax和Bak通过Nrf2/GPX4信号通路调控铁死亡

韩　靖, 赵国平

生物学杂志 2023, 40 (3): 6-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.006

摘要（521）

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为探究促凋亡蛋白Bak/Bax对erastin诱导铁死亡的调控机制，以野生型（WT）、Bak/Bax双敲除（Bak/Bax-DKO）、Bax敲除（Bax-KO）和Bak敲除（Bak-KO）的小鼠成纤维细胞（MEFs）为实验对象，利用CCK-8和流式细胞术检测细胞存活率和活性氧（ROS）的生成量，利用试剂盒测定GSH/GSSG水平，采用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）和蛋白质免疫印迹（Western Blot）检测相关基因和蛋白的表达水平。结果显示：与野生型细胞相比，敲除Bak和Bax显著抑制erastin诱导的铁死亡，RT-qPCR和Western Blot检测发现，相比WT细胞，Bak/Bax-DKO细胞中核因子NF-E2相关因子2（Nrf2）和谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）蛋白、GPX4 mRNA表达水平明显升高。进一步研究发现：与Bak/Bax双敲除类似，敲除Bax也显著抑制erastin诱导的铁死亡，促进GPX4的蛋白表达水平；而敲除Bak对erastin诱导的铁死亡及GPX4的蛋白表达水平无明显影响。结果表明，促凋亡蛋白Bax和Bak通过Nrf2/GPX4信号通路抑制erastin诱导的铁死亡，且Bax在其中起主导作用。

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活性氧介导非热大气压等离子体杀伤肺癌细胞的机制

周袁媛, 刘　芳, 陈金武, 刘　磊, 宋文成, 储焰南

生物学杂志 2023, 40 (5): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.05.001

摘要（285）

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使用非热大气压等离子体（nonthermal atmospheric plasma, NAP）处理肺癌H460细胞，随着NAP作用时间的延长，MTT实验结果显示：NAP可以导致H460活力显著下降，表明NAP能够有效抑制肺癌细胞的生长；JC-1检测实验表明NAP导致H460线粒体膜电位下降，代表着细胞凋亡的发生。进行Western Blot实验，发现NAP可以抑制细胞内蛋白PI3K、AKT、JNK、STAT3的表达，提示NAP对H460的杀伤作用与PI3K/AKT和JNK/STAT3/AKT的表达有关。另外，在培养基中加入活性氧（ROS）清除剂NAC，可以有效消除NAP对H460的影响，表明NAP对肺癌细胞H460的杀伤由ROS介导，研究为NAP应用于肺癌治疗的可行性提供理论依据。

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黄粉虫蛋白替代豆粕影响尼罗罗非鱼肝肠健康的机制探究

张　乐, 孙　其, 李玮洁, 吴红霞, 乔　芳, 杜震宇, 陈立侨, 张美玲

生物学杂志 2023, 40 (4): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.001

摘要（266）

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为探究黄粉虫蛋白替代豆粕对鱼类肝肠健康的影响及其机制，以尼罗罗非鱼为试验鱼，使用黄粉虫蛋白粉分别替代饲料中0、15%、30%和45%的豆粕，制成4组等氮（320 g/kg粗蛋白）等能（16.8 MJ/kg）的饲料，开展为期10周养殖试验，并对鱼体肝肠健康相关指标进行检测分析。结果显示：黄粉虫蛋白能够替代尼罗罗非鱼饲料中15%的豆粕而不显著影响其肝肠健康；当替代比例达到30%，尼罗罗非鱼肠道肌层厚度变薄，肠道绒毛变短，肠道跨上皮电阻下降，肠道屏障相关基因表达上调；当替代比例增加至45%，肠道损伤进一步加剧，肝脏发生损伤，表现为血清谷丙转氨酶活力显著升高，肝细胞边界模糊、脂滴蓄积，肝脏总脂、甘油三酯、游离脂肪酸和糖原含量显著升高。转录组测序分析结果显示：45%替代组的尼罗罗非鱼肝脏中糖原合成和凋亡相关通路显著上调；肝脏和肠道组织中的氧化应激相关基因klf9均显著上调，说明在黄粉虫蛋白高比例替代组存在氧化应激。

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常压室温等离子体技术在微生物诱变育种中的研究进展

陆　欢, 沈　玲, 尚晓冬, 刘建雨, 王瑞娟, 杨　慧

生物学杂志 2023, 40 (4): 92-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.092

摘要（212）

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主要阐述常压室温等离子体诱变（ARTP）技术的概念、诱变机理和影响诱变效果的因素，以微生物和食用菌诱变育种为主要内容，重点介绍ARTP诱变技术在细菌、放线菌和酵母等微生物菌种改良和提升生物合成能力方面的应用，以及在食用菌新品种选育等研究中的应用，分析ARTP诱变技术在微生物和食用菌育种研究中具有的优势以及面临的挑战，并说明今后研究重点是通过提高快速筛选目标菌株的技术水平，结合高通量测序、转录组和蛋白质组等多组学技术，深入探究经ARTP诱变后微生物和食用菌的遗传规律和调控生物活性物质合成的机制，以期通过新技术的建立和应用，为食用菌和微生物育种研究提供新思路，进而推动微生物和食用菌的种质创新及产业可持续发展。

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防御假单胞菌H78中crp基因对抗生素合成的调控作用

聂晨曦, 向　涛, 张雪洪, 黄显清

生物学杂志 2023, 40 (3): 11-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.011

摘要（166）

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crp基因（编码cAMP受体蛋白）作为全局调控因子广泛存在于各种细菌中，在不同菌株中表现不同的调控功能。防御假单胞菌（Pseudomonas protegens）H78能产生硝吡咯菌素（Prn）、2,4-二乙酰基间苯三酚（2,4-DAPG）和藤黄绿菌素（Plt）等多种广谱抗生素。为探究P. protegens H78中crp基因对抗生素Prn、2,4-DAPG和Plt合成的调控作用，利用基因无痕敲除、HPLC分析、lacZ报告基因分析等技术，分析crp基因对抗生素Prn、2,4-DAPG和Plt合成及基因表达的影响。结果表明：H78菌株中crp基因的敲除导致Prn合成操纵子prnABCD表达显著下降；Plt合成及操纵子表达显著上升；2,4-DAPG合成及操纵子表达小幅下降。因此，P. protegens H78中crp基因对抗生素Prn合成存在显著的正调控作用，而对Plt合成存在明显的负调控作用，对2,4-DAPG合成存在一定的正调控作用。

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探索OBE教学理念的生物医学传感器通识课教学

郭　晋

生物学杂志 2023, 40 (4): 119-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.119

摘要（164）

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针对选课学生专业各异且均无生物医学背景知识，结合生物医学传感器通识课程教学工作实际情况，以成果导向教育理念（Outcome-based education，OBE）为核心思想，从教学目标、教学内容、教学模式、评价体系等4个方面对该通识课程的教学改革方法进行探索，明确该通识课程在知识与能力方面的预期学习成果，以日常生活中常用的、常见的医用设备为应用案例设计教学内容，采用多媒体辅助、课堂讨论、实物展示、实地参观、线上线下相结合等多元化教学模式，构建多层次考核方式，突破学科壁垒，充分提高学生学习该课程的兴趣，激发学生探索知识的主观能动性，拓展学生的眼界和知识面，从而达到提高教学质量的目的。

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本科生基因工程实验课程基因克隆构建方案

陆盈盈, 樊伟康, 韦有恒

生物学杂志 2023, 40 (3): 119-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.119

摘要（157）

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将常用于Gateway克隆系统中的对大肠杆菌具有毒性ccdB基因引入载体，提高基因克隆成功率。构建基因克隆过程中，含有ccdB 基因的原始载体在大肠杆菌中不能正常生长，无法形成细胞克隆，避免空载的假阳性克隆产生。通过分组比较实验、启发引导的教学设计，可以让学生充分领会酶切、重组、连接等生物工程相关操作，加深学生对理论课程的理解。该基因克隆方法的改进能够满足实验教学的需要，也适用于科研工作中的基因克隆效率的提高。

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虫媒病毒与生物安全

李雨晗, 张櫶文, 程　功

生物学杂志 2023, 40 (6): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.06.001

摘要（152）

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介绍虫媒病毒的主要传播媒介以及它们在人类社会引发的重大传染病，描述几种重要虫媒病毒的流行情况，分析与虫媒病毒有关的新型生物技术和新发突发传染病造成的相关风险，同时探讨人类为预防和控制虫媒传染病所采取的策略以及当前技术发展的难点。综述旨在加强公众对虫媒病毒及其引发的生物安全问题的认识，展望传染病防控领域未来的研究方向，并呼吁有关部门加快推动相关政策法规的出台，以应对今后出现的虫媒病毒传染病流行。

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高内涵模型检测细胞焦亡用于抗炎药物筛选的实验教学设计

阮班锋, 陈刘赠, 吴　克, 张　敏

生物学杂志 2023, 40 (4): 127-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.127

摘要（148）

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介绍为国家级大学生创新创业训练项目设计的采用高内涵模型检测细胞焦亡用于筛选抗炎药物实验教学实施结果。该实验利用NLRP3炎症小体活化导致细胞焦亡的理论，使用高内涵对焦亡细胞进行计数，以确定化合物对NLRP3炎症小体活化抑制情况，进而评价化合物抗炎活性强弱。实验结果表明：NLRP3炎症小体活化时细胞会发生焦亡，PI能够对焦亡的细胞染红色荧光，Hoechst 33342能够对所有细胞染蓝色荧光。加入待筛选的化合物后，利用高内涵对不同荧光下的细胞进行计数，通过二者比值确定化合物的NLRP3炎性小体活化抑制活性，从而用于抗炎药物筛选。实验将PI/Hoechst 33342染色与高内涵结合使用，有效解决了经费不足和大型仪器设备缺乏等问题，实验成本较低，结果直观便捷，能够让学生深入、系统地了解细胞焦亡的实验原理和检测方法，让参加大学生创新创业项目的学生在掌握细胞生物学基本实验技能的同时进一步了解新药研发的基本流程，有效培养学生创新创业意识与科学素养。

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rAAV5阴离子交换层析工艺的开发

许　琳, 梁欢欢, 李红英, 韩　旭, 戴柳冰, 马　超, 朱　涛

生物学杂志 2023, 40 (4): 107-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.107

摘要（146）

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建立一种有效提高重组5型腺相关病毒（rAAV5）实心载体比率的阴离子交换层析的纯化方法。对亲和层析捕获的rAAV5样品，使用多种阴离子交换层析柱进行离子强度线性梯度洗脱，CIMmultus QA（CIMQ）层析柱能够有效分离不含目的基因组的病毒（病毒空颗粒）和含目的基因组的病毒（实心载体）。基于CIMQ层析柱，进行纯化缓冲液体系、紫外目标峰收集范围的优化。通过qPCR检测病毒基因组(Vg)含量计算回收率，高效液相色谱法（HPLC）或体积排阻色谱-多角度静态光散射技术（SEC-MALS）测定实心载体比率。使用Tris, Na2HPO4, pH 8.0缓冲体系，洗脱时收集紫外吸收值UV260/UV280比值大于1的部分，收集的样品实心载体比率达到80.3%。成功建立一种简单方便的阴离子交换层析方法，能去除rAAV5样品中的病毒空颗粒，使实心载体比率达到基因治疗临床产品要求。

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绿色分离纯化生产高纯度维生素K₂

马国良, 郑之明, 王　鹏, 王　丽, 赵根海, 王　晗

生物学杂志 2023, 40 (3): 107-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.107

摘要（144）

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为克服维生素K2（Vitamin K2, VK2）提取工艺有毒溶剂用量大、有毒物质残留等缺点，建立一种高纯度VK2绿色分离纯化工艺方法。使用天然油剂与甲醇、乙醇等有机试剂分别萃取纳豆芽孢杆菌干菌体内的VK2，结果表明，中链甘油三酯的萃取效果最好，最大提取量为2.7 mg/g。通过使用7种不同型号的大孔树脂分离中链甘油三酯溶剂相中的VK2，以及利用静态吸附与解吸附实验，筛选出最优型大孔树脂HC-200S。进一步优化大孔树脂的动态吸附和解吸附工艺，并且绘制大孔树脂的动态解吸附曲线，结果表明：上样液吸附流速为2.0 mL/min、解吸剂为无水乙醇/乙酸丁酯(1∶2,体积比）的混合溶液、解吸剂流速为1.0 mL/min时，HC-200S型大孔树脂对VK2的吸附和解吸附效果最佳；VK2纯度较纯化前提升4倍，达到87.8%，回收率达到93.1%。将树脂分离纯化得到的VK2解吸液经过冷冻结晶和溶剂挥发结晶，分别得到纯度为96.7%和97.1%的VK2晶体。研究将为VK2的工业生产和绿色分离纯化提供方法依据，同时也为其他脂溶性维生素的分离纯化提供借鉴。

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GS抑制剂调节自噬影响肝癌细胞放疗敏感性

何　媛, 钱俊超

生物学杂志 2023, 40 (5): 6-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.05.006

摘要（143）

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为探究人类肝细胞癌细胞的放疗敏感性与谷氨酰胺合成酶（GS）和自噬之间的关系。HepG2细胞经X射线照射后，采用CCK-8、克隆集落形成实验来测量细胞经GS抑制剂（L-蛋氨酸亚磺酰亚胺，MSO）作用后的增殖能力。实时荧光定量PCR以及蛋白免疫印迹实验（Western Blot，WB）用于检测MSO对GS表达的影响，GS活力检测试剂盒用于检测MSO对GS的活力抑制效率。单丹磺酰尸胺（MDC）染色以及WB实验技术用于检测细胞内的自噬情况，以确定IR及MSO对自噬的影响。结果表明，MSO引起细胞内GS表达增加，但是GS的活力被其显著抑制。此外，MSO可以降低放疗后细胞的增殖能力，并且抑制放疗诱导的自噬。结果表明MSO可通过抑制GS活力提高HepG2细胞的放疗敏感性，这与其对自噬流的调节密切相关。

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巩固递进式动物细胞原代培养实验教学的构建与实践

潘　倩, 李浩琪, 刘津邑, 胡伯琦, 杨慧坤, 陈　汪

生物学杂志 2023, 40 (4): 123-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.123

摘要（135）

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为解决传统实验教学中学生实验成功率低、能力素质锻炼不足的问题，对面向本科生的动物细胞原代培养实验教学进行改革，构建一种巩固递进式实验教学模式并付诸实践。该实验教学模式对重要且应用广泛的无菌技术、酶消法细胞原代培养技术进行多次巩固练习，并随实验项目的依次开展，逐步引入植块法细胞原代培养、免疫细胞化学鉴定对细胞原代培养实验进行递进深化，还适时安排学生进行先易后难的自主实验方案设计，实验的扩展性、深入性、综合性和设计性等均相应递增。学生的实验结果和教学效果问卷调查结果显示，该巩固递进式实验教学模式提高了学生的实验成功率，强化了学生实践、合作、分析和解决问题的能力，提高了实验教学质量。

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合成生物学课程思政元素的挖掘与实践

王冬梅, 洪　泂

生物学杂志 2023, 40 (3): 124-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.124

摘要（130）

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根据合成生物学课程的教学内容践行课程思政教学，明确教学目标，通过科学设计和教学实施，将课程中蕴含的思政元素有机融入相关的教学内容。注重学思结合，知行统一，实现对学生的正确价值观的塑造、知识的传授和能力的培养，从而激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。在课程思政实施过程中，教师课程思政建设的意识和能力也得到了提升，加强了自身德育修养，打造了师生双赢的局面，为构建大思政格局作出初步的探索和实践。

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服务于“蓝色种业”的海洋生物技术

秦　松, 孙　林, 王亚军, 刘正一, 王寅初, 张　健

生物学杂志 2024, 41 (1): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.01.001

摘要（128）

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从我国海洋生物技术三十年来理论实践创新的角度出发，以我国“蓝色种业”的跨越式发展为主题，综述1989年以来中国特色的宏微观结合的海洋生物技术育种创新成果，以及理论联系实际的应用成就。分析有关国际前沿趋势以及中国海水养殖产业持续健康发展的迫切需求，总结面向全球变化的区域响应的精准育种是未来十年国际海水养殖生物技术的发展方向，我国应积极应对、调整部署，为世界规模第一的“蓝色农业”提供精准高效的科技创新供给。

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Dof转录因子在作物逆境胁迫响应及农艺性状改良中的作用

王泽民, 晋　昕, 张飞燕, 司怀军

生物学杂志 2023, 40 (4): 98-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.098

摘要（123）

PDF

阐述DNA-binding with one finger（Dof ）转录因子在作物中应答极端温度、干旱和盐胁迫等逆境的分子机制及其改良农艺性状的作用；介绍Dof转录因子在作物中响应逆境的信号感知方式和信号转导途径，分析其基因表达调控过程的调控机理以及对胁迫耐受力与重要次生代谢产物（RFOs等）等积累的影响。同时从多信号网络调控机制以及全球气候变化对作物可持续和高质量生产的需求角度，对进一步研究和利用Dof转录因子进行作物生物育种的前景和方向作展望。

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兰州百合内生放线菌Streptomyces sp. LRE-541次级代谢物抗胃癌活性研究

陈　彬, 姜　侃, 郭晔红, 马爱爱

生物学杂志 2023, 40 (3): 28-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.028

摘要（123）

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研究兰州百合(Lilium davidii var. unicolor Cotton)根部内生放线菌Streptomyces sp. LRE-541的次级代谢产物及抗胃癌活性，利用高效液相色谱法(HPLC)、核磁共振(NMR)等方法对该菌株次级代谢产物进行分离纯化及鉴定；以胃癌细胞HGC-803为研究对象，探讨代谢产物对细胞增殖细胞凋亡和细胞迁移能力的影响。结果从其发酵液中获得两个蒽醌类化合物，鉴定为4-Deoxy-ε-pyrromycinone (1)和epsilon-pyrromycinone (2)。化合物1和化合物2对胃癌细胞HGC-803的IC50分别为(25.24±1.23) μg/mL和(17.29±2.28) μg/mL；在相同处理下，与空白对照组相比，15、25 μg/mL的化合物1组和10、20 μg/mL的化合物2组癌细胞增殖率、细胞凋亡率和细胞划痕愈合率明显下降，差异具有统计学意义(P＜0.05或P＜0.01)。表明这两种化合物都可抑制胃癌HGC-803细胞增殖和迁移能力，促进细胞凋亡，有成为抗胃癌药物或前体药物的潜力。

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猪流行性腹泻病毒变异株分离鉴定及攻毒模型建立

焦安琪, 郭效珍, 陈　智, 于　江, 于克戬, 逯晓寒, 辛忠昊, 韩先杰, 吴家强

生物学杂志 2023, 40 (3): 69-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.069

摘要（121）

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猪流行性腹泻（PED）是由猪流行性腹泻病毒（PEDV）引起的一种急性高度接触性肠道传染病。研究成功分离到一株PEDV，命名为PEDV-20200946。对该毒株的S基因进行测序分析，遗传进化树结果显示，该分离毒株属于G2亚群。通过Reed-Muench法测定该毒株毒价为106.1 TCID50/mL。通过动物回归试验进一步探究该分离毒株对仔猪的致病情况，将12头20日龄仔猪平均分为3组，分别为口服攻毒组、口服+肌注攻毒组和对照组。攻毒后观察临床症状，72 h后采集各组的粪便及发病猪的肠道进行RT-PCR检测和免疫组化分析。结果显示，口服+肌注组仔猪发病最快，口服攻毒组次之，对照未发病。剖检攻毒组仔猪可见其肠壁变薄、肠道膨胀，内含大量黄色液体。免疫组化试验显示，攻毒组猪小肠内可检测到大量PEDV阳性信号，而对照组未检测到。研究建立了PEDV-20200946毒株仔猪攻毒模型，为深入研究PEDV流行毒株的分子特性以及弱毒疫苗的开发奠定基础。

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病原体诱导植物瘿瘤形成的机制

郑丽文, 张申申, 张靖童, 郭得平

生物学杂志 2023, 40 (3): 96-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.096

摘要（121）

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综述病原体与植物相互作用形成瘿瘤的最新进展，重点介绍细菌、真菌、原生动物、昆虫及线虫等5类生物诱导植物瘿瘤形成的致病机制及影响因子，分析植物细胞向瘿瘤生长的共同原因——植物激素平衡的紊乱和分化细胞获得分生组织特征，讨论一些病原体通过分泌效应蛋白操纵植物发育，以牺牲植物的生长和繁殖为代价使自身受益并诱发瘿瘤形成，对今后的研究方向作出展望。

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