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《中国科学院海洋研究所在海洋腐蚀微生物基因组的高灵敏分析及智能预警技术研发获新进展》

  • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者： liguiju
  • 发布时间：2024-06-05

  • 近日，中国科学院海洋研究所在海洋腐蚀微生物基因组的高灵敏检测分析技术研发方面取得新进展，成功研发了基于摩擦纳米产电效应的硫酸盐还原菌基因片段的定量检测及智能预警技术，相关成果发表于国际学术期刊Energy & Environmental Science（IF=32.5）。

    硫酸盐还原菌是腐蚀性最强，也是研究最广泛的腐蚀微生物，广泛存在于海洋环境中。腐蚀微生物的功能和行为依赖于其复杂的基因网络，通过研究其胞内功能性表达基因对于操纵微生物腐蚀发生行为表型十分重要。

    此研究构建了基于液滴摩擦产电效应的高电压输出器件（DEG）。通过构建聚二甲基硅氧烷掺杂的高熵氧化物材料作为DEG的中间层，利用中间层材料的高熵效应和强大的电荷捕获能力有效减少电荷衰减，从而为增加DEG的电压输出提供了保证，成功实现了420 V的高电压输出和0.23 mA的电流输出。科研人员还研究构建了基于DEG的硫酸盐还原菌基因片段的高灵敏检测分析方法和早期预警系统，为低容量、高灵敏度的腐蚀微生物基因组样品分析需求提供了新的可能。

    该研究是海洋环境腐蚀领域中一项新的研究探索，对于腐蚀微生物功能基因信息的定量检测分析，以及从功能遗传学水平探索微生物腐蚀早期预警具有重要的科学价值。

    海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室博士生周雅楠，副研究员曾艳及硕士生王健明为论文共同第一作者，王鹏研究员为论文通讯作者。研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。

    文章链接：Yanan Zhou,‡ Yan Zeng,‡ Jianming Wang,‡ Xiaoyi Li,  Peng Wang, * Wenlong Ma, Congyu Wang, Jiawei Li, Wenyong Jiang，and Dun Zhang，Enhancement of the voltage output of droplet electricity generators using high dielectric high-entropy oxide composites，Energy &Environmental Science, 2024, 17, 3580. DOI: 10.1039/d4ee01234h

  • 原文来源：https://qdio.cas.cn/2019Ver/News/kyjz/202405/t20240531_7177096.html
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  • 《中国科学院海洋研究所在海洋腐蚀微生物检测技术研发取得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2024-07-28
    • 最近，国际期刊Advanced Materials（IF=27.4）刊发中国科学院海洋研究所在海洋腐蚀微生物检测技术研发方面的最新研究成果“High-Entropy Ceramics Enhanced Droplet Electricity Generator for Energy Harvesting and Bacterial Detection”。 铜绿假单胞杆菌（P. aeruginosa）是一种常见的海洋腐蚀微生物，快速、精准检测P. aeruginosa的技术开发对于腐蚀环境评估、预测具有重要的价值。研究团队开发了基于单液滴产电效应的海洋腐蚀微生物检测方法，具体设计了一种由高熵材料作为中间层结构的产电模型，极大抑制摩擦电荷的损耗，将输出电压提升至525V，是传统材料输出电压的四倍。在此基础上，通过改变电容性或摩擦电荷总量实现对微生物的检测，其中改变摩擦电荷总量的方法可以通过固-液界面吸附效应实现，单个液滴状态的变化影响摩擦电荷的总量。相较于改变电容性的检测方法，该方法具有更简便的制备方法和更便捷的检测流程，无需对电极进行修饰。 该技术的开发为海洋微生物腐蚀的风险预警提供技术支持，为海洋工程、装备等的安全运行提供保障。 海洋关键材料重点实验室博士学生王从宇及硕士学生王健明为论文共同第一作者，王鹏研究员为论文通讯作者。研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。 论文信息： Congyu Wang, Jianming Wang, Peng Wang*, Yihan Sun, Wenlong Ma, Xiaoyi Li, Maomi Zhao, Dun Zhang. High-entropy Ceramics Enhanced Droplet Electricity Generator for Energy Harvesting and Bacterial Detection. Advanced Materials, 2024, 2400505.
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  • 《中国科学院海洋研究所在牡蛎基因组编辑方面获新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2022-06-07
    • 近日，中国科学院海洋研究所实验海洋生物学重点实验室张琳琳团队在牡蛎基因组编辑方面获新进展，相关成果在学术期刊Frontiers in Marine Science发表。 随着对高品质动物蛋白需求的迅速增长，水产养殖正成为人类食用海产品的主要来源。然而，与许多成熟的陆生牲畜和作物系统相比，大多数水产养殖物种育种仍处于驯化的早期阶段。传统的育种方式，如选择、杂交和标记辅助育种系统，已经推进了水产养殖物种经济性状（包括抗病性、营养价值和生长质量等）的遗传改良。基因组编辑技术是近年来研究基因功能和解析性状最直接有效的方法，其中CRISPR/Cas9基因编辑技术因具有操作简单、靶点选择广、成本低、效率高等优点，为重要水产物种经济性状的遗传解析和良种培育提供了最直接有力的工具。 牡蛎为世界大宗水产养殖贝类，但和水产鱼类相比，基因组编辑育种技术在牡蛎中应用还处于起步阶段。针对牡蛎卵径小（~50 μm）、显微操作难、幼虫死亡率高、间接发育时间时间长以及在获得可遗传纯系方面难度大、成本高、耗时长的难题，中国科学院海洋所张琳琳研究团队经过长期的研究攻关，搭建了一套基于电穿孔的Cas9/sgRNA复合物高通量递送和突变体快速检测的技术平台，成功实现了对牡蛎（Crassostrea gigas angulate）基因组中标记基因（β-tubulin）的高效编辑。 研究采用作者前期研发的“长片段缺失镶嵌性突变技术”(Zhang L., et al, 2016, Nature Communications; Zhang L., et al., 2017, PNAS)。通过同时电穿孔多个靶基因sgRNAs，研究人员在长牡蛎靶向基因中检测到超过300 bp的长片段缺失突变，这使得研究人员可以使用PCR和常规琼脂糖凝胶电泳对突变体进行快速筛选和基因分型。这种同时传递两个以上sgRNAs以获得长片段缺失的策略是一个显著的改进，大大简化了基因组编辑基因型检测的工作流程。此外，利用原位杂交和行为学分析等表型检测手段，研究人员在牡蛎G0代幼虫中观察到了表型的镶嵌型突变（纤毛的缩短、缺失）和运动能力下降。这种镶嵌型突变有利于研究人员在G0代个体中对突变表型进行快速的鉴别，同时也能规避目标基因完全缺失导致的胚胎致死性。该研究在海洋经济贝类牡蛎中建立了基于电穿孔和长片段缺失镶嵌性突变的CRISPR/Cas9基因编辑平台，可为今后基于CRISPR/Cas9基因组编辑技术在海洋贝类中开展基因功能研究提供有益的参考，同时也为牡蛎以及其他水产养殖物种的基因组编辑育种提供有力的工具。 实验海洋生物学重点实验室博士后产久林和硕士研究生张韦为论文的共同第一作者，张琳琳研究员为通讯作者，科研助理许悦、研究生薛雨、吴富村副研究员、张国范研究员和李莉研究员参与了该项目。研究得到了山东省“海洋生命资源绿色发展技术与应用”工作站，中国科学院先导专项B和国家海外引才计划青年项目等项目的资助。 相关成果如下： 1.Chan, J.#, Zhang, W.#, Xu, Y., Xue, Y. & Zhang, L.* (2022). Electroporation-based CRISPR/Cas9 mosaic mutagenesis of β-tubulin in the cultured oyster. Frontiers in Marine Science, 9: 912409. doi: 10.3389/fmars.2022.912409. 2.张琳琳，许悦，张韦，产久林。快速获得基因型和表型突变的CRISPR/Cas9基因敲除方法及应用，专利申请号202210378237.8。 3.张琳琳，张韦，许悦，产久林。长牡蛎β-tubulin基因的电穿孔基因编辑方法及应用，专利申请号202210378335.1。 4.张琳琳，许悦，吴富村。一种皱纹盘鲍CRISPR/Cas9基因编辑的方法，专利申请号202111053880.5。 5.Zhang, L., Mazo-Vargas, A. & Reed R.* (2017). A single master regulatory gene coordinates the evolution and development of butterfly color and iridescence. Proceedings of the National Academy of the USA, 114(40):10707-12. 6.Zhang, L. & Reed R.D.* (2016). Genome editing in butterflies reveals that spalt promotes and Distal-less represses eyespot colour patterns. Nature Communications, 7, 11769.
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