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“双碳”背景下我国农业碳减排潜力研究进展

周昕彦, 郑华宝

生物学杂志 2024, 41 (2): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.02.001

摘要（279）

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综述回顾我国农业碳排放的主要特征及类型，并指出农田利用、畜禽养殖、农业废弃物处置和土地利用管理等4方面的农业碳减排潜力。合理的农艺管理和经济政策措施可以减少农田利用碳排放；源头农业碳减排、过程控制和末端处理等措施可以降低畜禽养殖碳排放；优化粪便管理模式和农业秸秆利用可以减少农业废弃物处置碳排放；优化土地资源利用结构、实现土地集约利用和建设高标准农田是土地利用管理碳减排的重要举措。综述可为提升我国农业碳减排潜力提供参考。

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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（234）

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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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生物冶金技术的研究现状及发展趋势

杨宝军, 刘　洋, 刘红昌, 李咏梅, 甘　敏, 王　军, 廖　蕤, 章　可, 朱振宇, 邱冠周

生物学杂志 2024, 41 (3): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.001

摘要（203）

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低品位矿产资源的开发利用制约着全球绿色可持续发展，生物冶金技术是实现矿物加工和有色金属冶金领域绿色可持续发展的前沿性技术，同时在矿山重金属污染场地原位修复中发挥重要作用。综述了生物冶金技术的基本概念、微生物生理特征和作用机制，以及生物冶金在硫化铜矿浸出、难处理金矿氧化预处理、铀矿浸提、稀土提取等方面的应用和研究现状，提出未来应针对高效浸出微生物选育、生物浸出界面作用机制、高效节能装置和工程化技术等方面开展研究，并进一步拓展生物冶金技术研究及应用领域。

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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（202）

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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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设计改造羧酸还原酶合成医药中间体(S)-2-氨基丁醇

张晓辉, 覃宗敏, 李聪聪, 路福平, 曲　戈, 孙周通

生物学杂志 2024, 41 (1): 6-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.01.006

摘要（184）

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S)-2-氨基丁醇同时具有羟基及氨基官能团，是多种重要药物分子的关键手性中间体，生物合成(S)-2-氨基丁醇尚缺少有效的酶元件。以塞格尼氏菌（Segniliparus rugosus）来源的羧酸还原酶SrCAR为研究对象，通过对实验室已有SrCAR突变文库进行筛选测试，结合活性位点共进化分析，同时利用组合活性中心饱和突变策略（Combinatorial active-site saturation test, CAST）构建新的突变体文库，经测试最终获得优势突变体XH7（G430V/E533F/A627N）。该突变体催化底物N-Boc-(S)-2-氨基丁酸到醛产物的活性（kcat/Km）较野生型SrCAR提高2.1倍，热熔值（Tm）提升2.3 ℃。进一步通过引入荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）来源的醇脱氢酶PfADH，可还原N-Boc-(S)-2-氨基丁醛到醇产物。XH7和PfADH的双酶共表达体系反应5 h即可将20 mmol/L底物实现几乎完全转化，转化率达到99%，并经脱Boc保护与分离纯化获得终产物(S)-2-氨基丁醇，得率为60%。通过分子动力学模拟解析最优突变体活性及热稳定性提高的分子机制，为SrCAR酶设计改造提供新的研究思路，拓展酶法合成(S)-2氨基丁醇的生物酶工具箱，可为类似高附加值医药中间体的生物合成提供理论和实践指导。

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不同年龄段小鼠小脑浦肯野细胞胞体和树突形态的分析

裴　沛, 汤正权

生物学杂志 2024, 41 (1): 26-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736

摘要（183）

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为探讨小鼠小脑浦肯野细胞形态在不同年龄段的差异，挑选4个年龄段小鼠各5只，分别为14天龄、1月龄、2月龄和1年龄。选择小白蛋白作为浦肯野细胞独特的标记物，利用免疫组织化学方法，对该4组年龄段小鼠小脑的小白蛋白进行免疫荧光染色，在共聚焦显微镜下观察并比较浦肯野细胞胞体和树突形态。结果显示，2月龄小鼠浦肯野细胞树突长度显著高于其他年龄组（P<0.05），1年龄小鼠浦肯野细胞树突长度显著低于其他年龄组（P<0.05），浦肯野细胞胞体面积大小变化则呈现年龄段逐级递减趋势。研究同时分析小白蛋白在该4组年龄段小鼠小脑浦肯野细胞的荧光表达强度，其随年龄段呈现总体上升趋势。结果表明小脑浦肯野细胞胞体大小和树突长度与年龄相关，小白蛋白的表达与其发育呈相反趋势。研究结果提示，小白蛋白对小脑浦肯野细胞发育可能存在重要的调控作用。

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黄色黏球菌/铜绿假单胞菌-离子型稀土矿相互作用比较研究

王梦园, 黄诗云, 刘红昌, 刘　洋, 李京娜, 聂珍媛, 夏金兰, 王　军

生物学杂志 2024, 41 (3): 11-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.011

摘要（183）

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以稀土矿区环境中常见的黄色黏球菌和铜绿假单胞菌为对象，比较研究这两种细菌及其发酵液与离子型稀土矿相互作用过程中的溶液行为；利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和傅里叶红外光谱等手段分析作用前后细胞和矿物相的形态、结构、稀土元素分布和官能团变化。结果表明，黄色黏球菌、铜绿假单胞菌对稀土矿物作用过程具有一定差异性，在溶浸稀土矿过程中，铜绿假单胞菌直接作用体系相比发酵液间接作用体系溶浸稀土离子效果更好，而黄色黏球菌直接作用体系弱于发酵液间接作用体系。此外，稀土矿物的存在可以促进黄色黏球菌脂质和蛋白组分的分泌，抑制其多糖组分的分泌，而对铜绿假单胞菌，稀土矿物的存在对脂质和蛋白组分分泌影响较小，但促进了多糖组分的分泌。

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动物的分节现象

李海云, 李　瀛

生物学杂志 2023, 40 (6): 94-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.06.094

摘要（160）

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从分节现象的定义、国内外动物分节现象的用词混乱状况、动物分节的起源、分节的类型及其演化意义等方面综述动物分节现象的相关内容。介绍人们对动物分节现象认识的基本情况及存在的困惑，将动物分节现象的定义进行调整，以增加其普适性；结合动物分节起源实际，将动物分节的起源归纳为后生长区起源、前生长区起源和轴向同时起源3种基本类型；用更通俗的词语介绍传统同律分节及异律分节的具体定义及实例；明确同律分节及异律分节普遍存在于动物界众多类群而非局限于环节动物、节肢动物及脊索动物或脊椎动物；在传统同律分节及异律分节基础上增加系列重复类型。旨在使读者对动物分节现象有较全面的理解，同时为动物学教学提供有益的参考。

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表达G Ⅱ .4型诺如病毒VP1复制缺陷型腺病毒构建与鉴定

施　鹏, 林晓晨, 周　艳, 李娇春, 宋泽鑫, 鲁辰星, 谭银珍, 胡晓青, 陈　蓉, 李鸿钧

生物学杂志 2023, 40 (6): 7-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.06.007

摘要（151）

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人诺如病毒（norovirus , NoV）在体外难以培养，不宜采用经典疫苗的方式进行疫苗研发，以腺病毒为载体的重组腺病毒疫苗为诺如病毒疫苗的研发提供另一种路线选择。构建表达人G Ⅱ .4型诺如病毒VP1蛋白的重组腺病毒为该技术路线的疫苗研发奠定基础。首先使用PCR扩增诺如病毒VP1片段，通过酶切、连接、转化，克隆含VP1基因的pshuttle-CMV-VP1穿梭质粒，再与腺病毒骨架质粒进行同源重组，重组质粒鉴定正确后使用PacⅠ酶切线性化，转染至HEK293细胞进行病毒包装，包装成复制缺陷型的完整腺病毒颗粒命名为rAd-VP1，病毒传代后进行滴度测定，并感染HEK293细胞，通过Western Blot方法鉴定重组腺病毒外源蛋白VP1的表达情况。结果表明，包装传代后的重组腺病毒浓缩后滴度达到CCID50=5×109/mL，并且能在HEK293细胞成功表达VP1蛋白。研究为rAd-VP1的动物免疫评价和诺如病毒的疫苗研发提供基础。

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来源于Pseudomonas多巴脱羧酶的异源表达、纯化及酶学性质研究

周耀林, 孙登岳, 曾志雄, 李　霞

生物学杂志 2024, 41 (1): 14-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.01.014

摘要（151）

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将来源于Pseudomonas的多巴脱羧酶（DOPA decarboxylase，DODC）基因序列经过PCR扩增，双酶切，连接到载体CV6-pGEX-6P-1上，经验证、测序成功构建表达载体CV6-pGEX-6P-1-DODC。转入大肠杆菌BL21（DE3）重组表达，表达条件为OD值达到0.6~0.8，异丙基β-D-1-硫代半乳糖苷（IPTG）终浓度为0.1 mmol/L，16 ℃过夜培养12~16 h。结果表明：在BL21（DE3）大肠杆菌中经诱导表达得到较高表达量的DODC融合蛋白；经过GST-亲和层析、3C蛋白酶切、离子交换层析得到纯度95%以上的DODC纯化蛋白；对DODC的酶学性质进行研究，该酶的最适反应温度为40 ℃，对温度的影响比较敏感，在20~30 ℃酶活在80%以上，超过30 ℃酶活大幅度降低，最适缓冲液为PBS缓冲液，最适反应pH值为7.5，最适底物为左旋多巴（L-DOPA），金属阳离子Ca2+对酶活力有促进作用。序列同源性分析表明，来源于Pseudomonas的DODC属于AAT-Ι超家族，并且预测出该酶的保守催化活性位点为Thr 241。

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ω-转氨酶的筛选和异源表达用于制备S-甲氧基异丙胺

张　涛, 周海胜, 徐佳琪, 杨立荣

生物学杂志 2024, 41 (2): 8-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.02.008

摘要（149）

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根据转氨酶家族进化分类和底物特异性，构建一个包含36个ω-转氨酶的酶库；将酶库中的基因克隆进大肠杆菌E.coli BL21 (DE3)中进行异源重组表达，考察酶蛋白表达水平并测定相应的酶活以及对映体选择性。通过筛选，获得最佳的ω-转氨酶为来源于巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium的ω-转氨酶BmeTA，其重组表达粗酶活为2.0 U/mL，纯酶比活为9.5 U/mg蛋白；酶学性质表征发现其最适温度为35 ℃，最适pH为8.0。在此基础上进一步优化其催化反应工艺条件，在20 g/L加酶量、0.5 mmol/L辅酶添加量以及1.4的氨基供体/氨基受体比例条件下，反应18 h获得450 mmol/L的S-甲氧基异丙胺，原料转化率达到90%，为实现生物催化制备S-甲氧基异丙胺的工业化奠定基础。

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一株耐盐甲醛降解菌Achromobacter sp.WY0的分离及降解特性研究

杨宗政, 孙　炜, 张天宇, 孙　静, 孟　珠, 吴志国

生物学杂志 2023, 40 (6): 25-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.06.025

摘要（146）

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为实现甲醛的高效无害处理，以甲醛为唯一碳源，从天津市某污水处理厂的好氧池活性污泥中分离筛选得到1株高效甲醛降解细菌WY0，研究其生长特性及不同培养温度、接种量、pH值、甲醛质量浓度、NaCl质量浓度以及外加碳氮源等条件对菌株降解甲醛的影响，并运用Three-Half-Order动力学方程拟合菌株在不同质量浓度甲醛下的降解过程。结果表明：通过菌落形态和分子生物学鉴定，将WY0鉴定为马氏无色杆菌（Achromobacter marplatensis）。菌株WY0的最大比增长速率（SGompertz模型）为0.603，在10%接种量、温度25~35 ℃、pH值4~6、NaCl质量浓度为0~30 g/L的条件下均能高效降解甲醛，能够耐受1000 mg/L甲醛，Three-Half-Order模型与菌株的甲醛降解过程拟合度良好，R2均大于0.96。A.marplatensis可在高盐环境下正常降解甲醛，为甲醛废水的生物处理过程提供了新的菌种选择。

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以基因定位为主线的遗传学教学构架及案例

张　羽, 王瑀, 周希希, 吴　栋, 贺乔乔, 张晓娟

生物学杂志 2023, 40 (6): 115-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.06.115

摘要（142）

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遗传学无论发展到哪个阶段，基因定位始终是其要研究的主要内容之一，基因定位在生物分子育种、作物遗传改良、基因检测辅助疾病诊断、靶向药物开发等领域有着极其重要的作用。随着测序数据及大数据的发展，产生了多种多样的基因定位方法，“连锁”和“关联”是最主要的分析思路，以动植物、人类、微生物及病毒的生殖和遗传变异特点，用知识和思维导图的形式，重点介绍基于同源重组的核基因定位的教学案例，旨在为学生线上线下自主、探究式学习遗传学提供导引。

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水生生物外泌体功能的研究进展

蔡承建, 蒋家超, 罗　萍, 王立章, 张媛媛, 谷秀君

生物学杂志 2024, 41 (2): 97-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.02.097

摘要（134）

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外泌体是一种由多种细胞分泌的30~150 nm的小囊泡，在组织细胞生理和病理情况下皆可持续分泌，存在于多种体液当中，通过转运蛋白质、脂质、核酸等方式影响或改变受体细胞的行为，在细胞间通讯、免疫调节等方面发挥重要作用。以水生生物外泌体为切入点，对外泌体的组成特征以及不同种类水生生物的外泌体功能进行综述，并对影响生物外泌体分泌的环境因素进行分析，探讨外泌体释放量与环境因素的关系，旨在为水生生物外泌体和环境保护提供新的研究思路。

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绿藻产氢的机制及研究进展

王婧怡, 赵　琪, 贾蒲连, 付爱根, 王　菲

生物学杂志 2024, 41 (1): 100-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.06.100

摘要（133）

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系统介绍绿藻在厌氧条件下利用氢化酶产氢的3种不同途径，包括依赖光系统II的直接产氢、不依赖光系统II的间接产氢和暗发酵产氢，同时分析3种产氢途径各自的优缺点。受技术和制造成本限制，绿藻产氢仍处于初步开发阶段，实现大规模工业生产仍需很长一段时间。针对提高绿藻产氢效率、实现工业化的目标，综述该领域最新研究结果，概括从氢化酶改造、降低体系中氧气含量、减弱环式电子传递、降低卡尔文循环、缩小捕光天线、底物预处理和光生物反应器设计等7个方向优化产氢反应的方式，并展望绿藻产氢的未来发展趋势。

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胚胎发育过程的表观遗传调控研究进展

赵柯郁, 苏丽娅

生物学杂志 2023, 40 (6): 99-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.06.099

摘要（133）

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表观遗传重塑过程从受精后短时间内便会开始，包括DNA甲基化改变、染色质重塑和转录改变。DNA甲基化在DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase，DNMT）和10-11易位蛋白（ten-eleven-translocation protein，TET）的参与和调控下重编程以及发生动态变化，这些变化与胚胎发育、早期细胞命运决定、印记基因调控密切相关。组蛋白，尤其H2和H3组蛋白甲基化、泛素化以及乙酰化等修饰同样作为重要的表观遗传调节器调控基因转录活性以及染色质可及性。DNA甲基化（DNA methylation）、组蛋白修饰（histonemodification）和染色质可及性（chromatin accessibility）均会随着胚胎发育阶段的变化而发生动态变化，与此同时，与DNA甲基化和组蛋白修饰相关的基因、酶及底物也在发生动态变化。近期多项研究利用高通量测序等技术，从全基因组的角度，揭示了DNA甲基化、组蛋白修饰以及染色质可及性的新机制，就胚胎发育过程的表观遗传调控研究进展进行综述。

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盐单胞菌假定蛋白基因的功能预测与克隆表达及耐盐相关性

舒志万, 王智博, 陶宇杰, 王　嵘, 沈国平, 邢江娃, 朱德锐

生物学杂志 2023, 40 (6): 12-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.06.012

摘要（132）

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为挖掘盐单胞菌盐胁迫过程中存在的相关新型未知基因，并明确其功能，以野生菌株Halomonas campaniensis strain XH26为研究对象，通过盐梯度转录组学数据筛选出上调表达的新型基因orf03282(300 bp)，利用生物信息学工具进行基因序列、蛋白理化性质、跨膜结构域和二级结构等分析。通过克隆目的基因和构建异源表达载体，探究相关功能。结果表明：随盐度增加，基因orf03282的表达量呈上调表达趋势。在盐单胞菌属中，orf03282的基因序列进化保守，与菌株H.campaniensis LS21和H.alkaliphila X3的相似性最高，分别为99.67%和99.33%。预测蛋白Orf03282为不稳定的疏水性单次跨膜蛋白，定位于细胞外膜。蛋白Orf03282能在菌株E. coil BL21体内实现异源表达，可提高E. coil BL21胞内的Ca2+含量和增强菌株的盐耐受性。推测蛋白Orf03282的生理功能可能与Ca2+离子转运相关，通过增加胞内Ca2+浓度提高细胞的耐盐能力。

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诺贝尔奖成果案例在生物医学工程专业基础课“分子与细胞”中的教学实践

姜　晖, 李　艳

生物学杂志 2024, 41 (1): 120-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.06.120

摘要（131）

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探索了以诺贝尔奖成果案例为主干线索牵引生物医学工程专业基础课“分子与细胞”课程教学的改革试点，遴选课程11个核心章节的15个获奖案例，建议学生以诺贝尔奖得主的获奖报告为蓝本开展合作调研，重点关注科学家的研究背景、发现发明的亮点、成果的理论或应用价值。在课堂实践中，构筑导入-汇报-互动-总结的研讨单元，采用同行组引导讨论的方法，提升教学效果。融入国家需求、科学艺术、应对挑战、创新精神等要素，通过课外调研和课堂研讨来激发学生的自主学习热情，培养学生的生物医学基本素质和理念，在有限学时下取得良好成效，90%的学生认为学习收获显著。进一步提出该课程的方法优化、观点更新、思政融合、视野提升等改进设想，对生物医学类专业生物基础课程教学的提质增效具有潜在借鉴意义。

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甲壳动物几丁质酶基因的结构与功能

张　娣, 金　鑫, 程润强, 耿昌盛, 李　晔

生物学杂志 2024, 41 (2): 91-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.02.091

摘要（129）

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综述几丁质酶的分类，并以50条甲壳动物几丁质酶为例，验证氨基酸同源性的分类方式可以将甲壳动物几丁质酶细分为Group 1~Group 7。重点介绍甲壳动物几丁质酶的结构和功能，结构方面主要从Group 1~Group 7几丁质酶氨基酸序列的保守基序（Motif）组成特点和Group 1~Group 7几丁质酶结构域组成特点进行阐述，并以三疣梭子蟹（Portunus trituberculatus）几丁质酶为例结合解析过的几丁质酶结构，预测甲壳动物几丁质酶三维空间结构特点；功能方面几丁质酶主要参与几丁质食物的消化、蜕皮时旧壳的消化以及通过降解病原体几丁质外壳来对抗病原，发挥免疫防御的功能。

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基于转录组测序的兔儿伞羽扇豆醇合成途径及关键酶基因研究

张京晶, 许景垚, 单婷玉, 赵历强, 钟欣欣, 张帅帅, 吴家文

生物学杂志 2024, 41 (1): 32-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.01.032

摘要（128）

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为解析兔儿伞羽扇豆醇生物合成途径，探究其关键酶基因，研究运用DNBSEQ测序平台对兔儿伞的叶、茎、根及根茎进行转录组测序，从头组装后获得了191541条Unigenes。KEGG代谢通路分析表明有961条Unigenes涉及兔儿伞羽扇豆醇生物合成途径，其中，395条Unigenes编码羽扇豆醇生物合成途径的17个关键酶。根与其他各组织比较，24条共有差异表达基因涉及羽扇豆醇生物合成途径，编码了法尼基焦磷酸合酶（farnesyl diphosphate synthase，FPPS）、角鲨烯合成酶（squalene synthase，SS）、角鲨烯环氧酶（squalene epoxidase，SE）等关键酶。对关键酶FPPS、SS和SE进行结构分析，发现它们均具有保守的催化结构域和底物结合结构域。研究丰富了兔儿伞植物的功能基因数据库，为进一步研究羽扇豆醇生物合成途径及其关键酶基因的功能和调控机制奠定了基础。

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