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核心问题:非经典萜类(碳骨架不符合五碳单元规律)的微生物生物合成途径尚不清楚,需要系统总结其生物合成机制与相关酶系,以指导新化合物的发现与异源生产。
关键发现:IPPMT(来自Streptomyces monomycini)以IPP为底物可合成C6和C7异戊烯基焦磷酸,主要产物为(E)-4-甲基-IPP,次要产物包括(Z)-4-甲基-IPP、4-甲基-DMAPP及C7化合物4,4-二甲基-IPP和4,4-二甲基-DMAPP
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合成生物学
BiosynthesisCarbon skeletonFive carbon unitsNoncanonical terpenoidsTerpenoids
Streptomyces monomycini
Rhodococcus fascians
Streptomyces coelicolor
核心问题:天然产物中低丰度新化合物(尤其是微量二倍半萜类)的快速发现与鉴定,传统化学分析常忽略低产量天然产物。
关键发现:从1 g大米培养基发酵得到1.7 mg粗提物,FBMN在m/z 300-500范围内共356个节点;分离得到fusoxyoridenoind A (1
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合成生物学
Aspergillus oryzaeBifunctional terpene synthasesCytochrome P450Feature-based molecular networkingHeterologous expression
Aspergillus oryzae NSAR1
Aspergillus oryzae NSAR1
Aspergillus oryzae NSAR1
核心问题:Arthrobacter属缺乏快速高效的基因编辑/基因沉默工具,且细菌视紫红素(bacterioruberin)在低温生长中的作用尚未通过基因敲除验证。
关键发现:pCasiART系统成功沉默了Arthrobacter agilis和Arthrobacter bussei的crtB基因,细菌视紫红素含量降至检测限0.2 μg/g细胞干重以下
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合成生物学
ArthrobacterCRISPR/Cas9bacterioruberincold adaptationgene silencing
Arthrobacter agilis D...
Arthrobacter bussei D...
Arthrobacter agilis
核心问题:挖掘并表征一种能同时催化人参皂苷Rb1、Rb2、Rb3和Rc的C3位葡萄糖水解的β-葡萄糖苷酶,以制备多种稀有人参皂苷。
关键发现:Anglu04478基因长1455 bp,编码484个氨基酸,预测分子量54.54 kDa,pI 5.1
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合成生物学
Aspergillus niger NG1306
Escherichia coli BL21...
核心问题:评估三种盐胁迫/ABA诱导启动子(天然Rab16A启动子与两个合成启动子4X ABRE、2X ABRC)在不同浓度NaCl和ABA处理下的诱导模式,为单子叶作物逆境胁迫下的转基因表达提供可选启动子。
关键发现:所有三种启动子的GUS表达随NaCl和ABA浓度升高而增强,ABA比NaCl诱导效果更强。qRT-PCR显示,Rab p(T2/20)在150 mM NaCl和100 μM ABA下分别诱导8.2倍和10倍
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合成生物学
Abiotic stressAbscisic acidSalt stressStress-inducible promotersTransgenic riceβ-Glucuronidase
水稻(Oryza sativa cv. K...
水稻(Oryza sativa cv. K...
水稻(Oryza sativa cv. K...
核心问题:确定提高叶绿体中异源黄素氧还蛋白(Fld)表达量是否能够进一步增强转基因烟草的光合性能和胁迫耐受性,以及过高表达是否会产生不利影响。
关键发现:获得的烟草株系Fld水平为0.3、1.3、2.6和10.8 μmol m^-2,内源Fd约3 μmol m^-2。当Fld为1.3-2.6 μmol m^-2时,叶绿素a含量较野生型增加9-19%,类胡萝卜素增加
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合成生物学
FerredoxinFlavodoxinOxidative stressTransgenic plantsTransplastomic transformation
烟草(Nicotiana tabacum ...
烟草(Nicotiana tabacum ...
烟草(Nicotiana tabacum)
核心问题:开发高效、可诱导的植物嵌合启动子,以满足植物基因工程中对强启动子及序列多样性的需求,解决常用CaMV35S启动子活性不足和基因叠加时的序列同源问题。
关键发现:P9(−353~+24)是PCISV-Flt启动子的最强核心片段,瞬转活性比P8高1.3倍,稳定表达高1.62倍
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合成生物学
Chimeric promoterFMVGFPGUSMMVPCISV
烟草
烟草
烟草
核心问题:在小立碗藓中建立模块化的二萜生物合成途径,以异源表达现代陆生植物的二萜合酶组合,生产工业相关二萜类化合物,并探索新的基因组整合位点(逆转座子位点)以克服单一中性位点的限制。
关键发现:在Pp108位点,模块M1(CfTPS2/SsSCS)积累13R-(+)-manoyl oxide、13S-(+)-manoyl oxide、(+)-manool、(+)-abienol和(+)-sclareol多种产物;M2(TwTPS21/EpTPS1)单一积累13R-ent-manoyl...
等 3 条
合成生物学
DiterpenoidsHomologous recombinationNeutral locusPhotosynthetic productionRetrotransposonSynthetic biology
Physcomitrella patens...
Physcomitrella patens...
Physcomitrella patens...
核心问题:解析青蒿素生物合成关键酶amorphadiene synthase (ADS)活性位点的底物结合特征,为酶工程改造以提高青蒿素产量提供结构基础。
关键发现:鉴定出DDTYD(299-303)和NDLMT(443-447)为金属结合基序
等 5 条
合成生物学
Amorpha-4,11-diene synthaseArtemisininHomology modelingMolecular dynamicsSubstrate binding site
核心问题:构建能够快速、灵敏检测微生物挥发性有机化合物(MVOC)p-cymene的生物发光报告菌株,并与集成电路微光度计结合,实现封闭空间内真菌污染的远程实时监测。
关键发现:报告菌株UT93在0.02–850 ppm p-cymene浓度范围内产生生物发光,响应时间小于1.5小时
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合成生物学
BBICBioluminescenceBioreporterMVOCluxp-cymene
Pseudomonas putida UT93
Pseudomonas putida UT93
Pseudomonas putida F1
核心问题:在香蕉(cv. Rasthali)基因组中实现高效精确的基因编辑,以八氢番茄红素脱氢酶(PDS)为靶标验证CRISPR/Cas9系统的可行性和效率。
关键发现:在22个PCR阳性植株中,13个确认发生 indel 突变,突变频率为59%
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合成生物学
基因组编辑突变类胡萝卜素胚性细胞悬浮系香蕉转化
香蕉cv. Rasthali胚性细胞悬浮系...
香蕉cv. Rasthali胚性细胞悬浮系...
香蕉cv. Rasthali胚性细胞悬浮系...
核心问题:系统挖掘并激活kirromycin产生菌Streptomyces collinus Tü 365中尚未表征的次级代谢生物合成基因簇,鉴定其对应产物。
关键发现:S. collinus Tü 365基因组大小为8.37 Mb,G+C含量72.6%,编码7193个蛋白质,长末端反向重复区长度为630 kb;antiSMASH预测共32个次级代谢基因簇,约占基因组14%,其中3个基因簇(lanthipeptide、atypical NRPS、kirromy...
等 5 条
合成生物学
Deoxydehydroshoric acidGenome miningIsoreniteraeneNatural productsSecondary metabolitesStreptomyces
Streptomyces collinus...
Streptomyces collinus...
Streptomyces collinus...
核心问题:在毕赤酵母表面展示活性脂肪酶,以提高酶稳定性并降低游离酶成本
关键发现:展示CALB的毕赤酵母全细胞水解活性在120 h培养后超过220 U/g干细胞
等 3 条
合成生物学
Candida antarctica lipase BImmunofluorescence microscopyLipasePichia pastorisYeast surface display
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
核心问题:在生菜(Lactuca sativa L.)中建立稳定的质体转化系统,以获得可育、同质化的转质体植株,并评估生菜质体作为人类治疗蛋白生产和递送系统的潜力。
关键发现:从总共5.6×10^6个可存活原生质体中再生出9个壮观霉素抗性细胞系,转化频率估计为1-2个抗性细胞系/10^6个原生质体
等 9 条
合成生物学
PEGaadAlettuceplastid transformationtrnI/trnA
生菜(Lactuca sativa L.)...
生菜(Lactuca sativa L.)...
生菜(Lactuca sativa L.)...
核心问题:在转基因烟草叶片中组成型表达人α-L-艾杜糖苷酶(IDUA)时酶活性极低(0.04-0.34 pmol/min/mg TSP),且蛋白易降解;需要一种能在植物营养组织中高效、稳定生产该重组酶的策略。
关键发现:组成型表达35S-hIDUA的5个转基因株系叶片中IDUA活性仅为0.04–0.34 pmol/min/mg TSP,并出现蛋白降解片段
等 7 条
合成生物学
Abscisic Acid Insensitive3 geneMolecular pharmingRecombinant human α-L-iduronidaseTransactivationTransgenic tobacco
转基因烟草(Nicotiana tabacum)
转基因烟草(Nicotiana tabacum)
转基因烟草(Nicotiana tabacum)
核心问题:原始的alc乙醇诱导基因开关在单子叶植物甘蔗中功能无效,需要改进使其能在这一重要作物中有效工作,以支持基础研究和作物生物技术应用。
关键发现:原始alc开关在21个转基因甘蔗中经2%或10%乙醇诱导均未检测到GUS。优化后的var4在2%乙醇处理下80%植物(8/10)显示GUS染色,var5和var9在1%乙醇下分别有63%和41%植物诱导。var4、var5和var9均含五个串联AlcR反向重复结合位点。单拷贝转基因甘蔗中,va...
合成生物学
Ethanol inducibleGene expressionMonocotSaccharumSugar canealc gene switch
甘蔗(Saccharum officina...
甘蔗(Saccharum officina...
甘蔗(Saccharum officina...
核心问题:过表达A组bZIP转录因子虽能提高植物非生物胁迫耐受性,但通常导致产量下降。需要找到既能提高作物抗旱性又不造成产量损失的基因或策略。
关键发现:CaBZ1在ABA、甘露醇(150 mM)、NaCl(150 mM)和低温胁迫下表达上调,ABA处理3小时即快速诱导,甘露醇处理12-24小时,盐处理24-48小时
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合成生物学
Drought stressPotatoStress-responsive geneTranscription factorTuber yieldbZIP
马铃薯 (Solanum tuberosu...
马铃薯 (Solanum tuberosu...
马铃薯 (Solanum tuberosu...
核心问题:探究辣椒磷脂酶A1(CaPLA1)在水稻中的过表达是否能增强生长和提高籽粒产量,并揭示其作用机制。
关键发现:转基因幼苗根长约为野生型3.5倍,茎长约为1.5倍,根冠比约为野生型2倍;4周龄时转基因根长7.1-7.8 cm(野生型5.9 cm),茎长27.7-27.8 cm(野生型22.5 cm);叶鞘表皮细胞数增加1.4-1.8倍,细胞长度从94.0 μm缩短至约50 μm;细胞周期基因CycA2....
等 3 条
合成生物学
Enhanced growthGrain yieldMembrane peroxidationOryza sativaPhospholipase A1Transgenic rice plant
水稻 (Oryza sativa L. s...
水稻 (Oryza sativa L. s...
水稻 (Oryza sativa L. s...
核心问题:探究钠离子转运视紫红质(NaR)缺乏类胡萝卜素光捕获天线的结构基础,并通过单氨基酸替换重建其天线功能。
关键发现:Thr216Gly突变使NaR在类胡萝卜素合成的大肠杆菌中表达时,紧密结合canthaxanthin和echinone,吸收光谱出现430、458和485 nm特征峰
等 5 条
合成生物学
CanthaxanthinCarotenoid antennaEchinoneNa+ pumpRhodopsinXanthorhodopsin
Escherichia coli / E....
Dokdonia sp. PRO95
Escherichia coli (pAC...
核心问题:利用蓝细菌作为光合细胞工厂,解决异戊二烯类化合物和高价值重组蛋白生产中的产量低、异源蛋白不稳定、产物分离困难等问题,并探索放大生产途径。
关键发现:异戊二烯产量达12.5 mg/g biomass
等 8 条
合成生物学
Biopharmaceutical proteinsFusion constructsPhycocyaninPlant essential oilsProtein overexpressionSynechocystis sp. PCC 6803
Synechocystis sp. PCC...
Synechocystis sp. PCC...
Synechocystis sp. PCC...