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1. 痛點(diǎn)問題 紅球菌是具有高抗逆性（耐有機(jī)溶劑、耐高溫、耐酸堿）的特殊放線菌，日本30年前首先使用紅球菌高效催化丙烯腈水合生產(chǎn)丙烯酰胺——其聚合產(chǎn)物廣泛用于石油開采、水處理、土壤改良劑等領(lǐng)域——迄今為止仍是工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域最成功的案例之一。開發(fā)紅球菌基因編輯方法，一方面可以實(shí)現(xiàn)紅球菌細(xì)胞自身性能的按需調(diào)控（如敲除副產(chǎn)物基因），解決丙烯酰胺、丙烯酸銨等酰胺、羧酸類大宗/精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)中的高成本和高排放問題，另一方面有望以紅球菌細(xì)胞為普適性宿主，高表達(dá)各種外源功能酶，從而實(shí)現(xiàn)重組紅球菌全細(xì)胞催化技術(shù)的普遍應(yīng)用，尤其是解決手性醫(yī)藥中間體現(xiàn)有制備工藝中路線長(zhǎng)、工藝復(fù)雜、原子經(jīng)濟(jì)性差、環(huán)境污染嚴(yán)重等各種主要問題。但是，作為一種革蘭氏陽(yáng)性放線菌，紅色紅球菌存在基因組中GC含量高、基因轉(zhuǎn)化率低、非法重組嚴(yán)重等問題，基因組改造困難。目前紅色紅球菌基因組改造主要依賴于自殺質(zhì)粒介導(dǎo)的同源重組，但自殺質(zhì)粒轉(zhuǎn)化效率和單交換成功率很低，正確編輯率更低。因此，迫切需要開發(fā)高效的紅球菌基因組編輯工具。 2. 解決方案 本技術(shù)核心成果是一種基于CRISPR（成簇規(guī)律間隔短回文序列）-Cas9（DNA剪切蛋白）技術(shù)的紅色紅球菌基因組高效編輯方法。該技術(shù)通過紅色紅球菌特有啟動(dòng)子及質(zhì)粒元件，首先實(shí)現(xiàn)了Cas9蛋白在紅色紅球菌中的表達(dá)及切割功能；其次成功規(guī)避了紅球菌的限制修飾系統(tǒng)，將紅色紅球菌基因轉(zhuǎn)化效率提高了80多倍；接下來(lái)，又通過紅球菌重組酶的引入，顯著提高了外源基因在紅色紅球菌中的同源重組效率，最終率先成功建立紅色紅球菌的CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)基因組上目標(biāo)基因的敲除、替換和改造，也可實(shí)現(xiàn)多個(gè)基因的同時(shí)敲除以及無(wú)痕疊加敲除，為紅球菌全細(xì)胞催化平臺(tái)技術(shù)開發(fā)及其在化學(xué)品綠色先進(jìn)制造中的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 合作需求 開展合作開發(fā)、技術(shù)許可等，尋求有志于生物制藥、生物合成、石油開采、日化洗滌等不同應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行紅球菌全細(xì)胞催化法生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)品的企業(yè)合作，尤其是在上述不同領(lǐng)域具有生產(chǎn)和銷售優(yōu)勢(shì)或經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。

選擇標(biāo)記轉(zhuǎn)基因作物已成為近年來(lái)植物基因工程技術(shù)研究的重點(diǎn)之一，隨著轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)品的商品化，轉(zhuǎn)基因植物的生物安全性受到公眾越來(lái)越多的關(guān)注，尤其是目前抗生素標(biāo)記基因在植物遺傳轉(zhuǎn)化過程中的廣泛應(yīng)用，使人們對(duì)這些標(biāo)記基因可能帶來(lái)的潛在危害性心存疑慮，抗性標(biāo)記基因的存在嚴(yán)重地阻礙了轉(zhuǎn)基因植物的商品化進(jìn)程和轉(zhuǎn)化技術(shù)本身的有效性。 本項(xiàng)目培育的無(wú)抗生素標(biāo)記基因（可視化標(biāo)記基因）在建立高效、安全、規(guī)模化的轉(zhuǎn)基因作物技術(shù)體系方面取得突破，以紫色幼芽作為可視篩選標(biāo)記代替抗生素篩選標(biāo)記，構(gòu)建了新型轉(zhuǎn)化載體

本試驗(yàn)通過石蠟切片技術(shù)對(duì)湘軍金魚性腺組織進(jìn)行切片觀察，發(fā)現(xiàn)9月齡的雄性湘軍金魚精巢中有大量的成熟精子，11月齡的雌性湘軍金魚卵巢中有成熟卵子。 一、項(xiàng)目進(jìn)展 創(chuàng)意計(jì)劃階段 二、負(fù)責(zé)人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時(shí)間 洪迪珊 湖南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/生物科學(xué) 2018/2022 陳雨薇 湖南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/生物技術(shù) 2018/2022 劉雨欣 湖南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/生物科學(xué) 2019/2023 馬彤彤 湖南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/生物科學(xué) 2019/2023 黃志嫻 湖南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/生物科學(xué) 2018/2022 三、指導(dǎo)教師 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 劉少軍 湖南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/魚類遺傳育種 教授 魚類遺傳育種 王余德 湖南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/魚類遺傳育種 講師 魚類遺傳育種 四、項(xiàng)目簡(jiǎn)介 為探究湘軍金魚的胚胎發(fā)育過程、能育性、倍性以及Chordin A基因在湘軍金魚的雙尾性狀形成過程中的作用，本試驗(yàn)通過石蠟切片技術(shù)對(duì)湘軍金魚性腺組織進(jìn)行切片觀察，發(fā)現(xiàn)9月齡的雄性湘軍金魚精巢中有大量的成熟精子，11月齡的雌性湘軍金魚卵巢中有成熟卵子。試驗(yàn)通過PHA體內(nèi)誘導(dǎo)腎細(xì)胞制片法對(duì)湘軍金魚染色體數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)其染色體數(shù)目為100條。試驗(yàn)通過PCR技術(shù)獲得了Chordin A基因全長(zhǎng)，并對(duì)其進(jìn)行生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)Chordin A基因全2634 bp，其中堿基A共618個(gè)，占比23.46%、堿基C共692個(gè)，占比26.27%、堿基G共756個(gè)，占比28.70%、堿基共568個(gè)，占比21.56%。堿基“G+C”占比 54.97%，堿基“A+T”占比45.03%。試驗(yàn)對(duì)湘軍金魚不同組織進(jìn)行Chordin A基因的熒光定量PCR試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)Chordin A基因在尾鰭表達(dá)量最高。項(xiàng)目成員在進(jìn)行科學(xué)探究的同時(shí)深挖湘軍金魚經(jīng)濟(jì)價(jià)值，項(xiàng)目組成員多次赴雙峰縣、龍?zhí)镦?zhèn)玉坪村等地進(jìn)行實(shí)地調(diào)研,我們發(fā)現(xiàn)觀賞魚行業(yè)是朝陽(yáng)行業(yè)，發(fā)展迅猛；與此同時(shí)湖南省休閑漁業(yè)來(lái)勢(shì)喜人，但是觀賞魚普遍魚病高發(fā)，變異物種破壞生態(tài)等問題。本項(xiàng)目借助湘軍金魚這一優(yōu)質(zhì)魚種，通過互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)副產(chǎn)品的銷售模式，變單一銷售模式為多形式利益聯(lián)合，拉動(dòng)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。我們與村落達(dá)成了長(zhǎng)期合作的關(guān)系。湘軍金魚作為優(yōu)質(zhì)觀賞魚備受消費(fèi)者青睞。

可以量產(chǎn)/n由于香石竹是乙烯敏感植物，在其采后貯藏運(yùn)輸期間需花費(fèi)大量的人力物力進(jìn)行保鮮處理。傳統(tǒng)的保鮮方法多采用含有乙稀抑制劑(如AVG、GVG、AOA)和乙稀拮抗劑(如AgNO3、STS、2,5-NBD)的保鮮劑，或是利用冷藏、氣調(diào)等措施，不僅成本高，效果也不盡人意，且易造成環(huán)境污染。本成果運(yùn)用轉(zhuǎn)基因沉默理論，通過基因工程的方法抑制香石竹內(nèi)源乙烯的生物合成，從而達(dá)到延長(zhǎng)香石竹自然保鮮期的目的，進(jìn)而達(dá)到有效調(diào)節(jié)貯運(yùn)和香石竹市場(chǎng)供應(yīng)之目的。技術(shù)水平：利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得了瓶插壽命明顯延長(zhǎng)的香石竹切花'M

研發(fā)階段/n基于基因組定點(diǎn)編輯分子育種新技術(shù)及其配套軟件。　　成果簡(jiǎn)介：本成果含有完整的基于CRISPR/Cas系統(tǒng)介導(dǎo)的基因組定點(diǎn)編輯技術(shù)，我們對(duì)基因組編輯技術(shù)切割活性和脫靶效應(yīng)進(jìn)行了優(yōu)化，開發(fā)了完整的sgRNA設(shè)計(jì)，sgRNA表達(dá)載體構(gòu)建，細(xì)胞或在體水平基因組打靶和脫靶檢測(cè)等技術(shù)。提高基因組定點(diǎn)打靶效率和降低脫靶風(fēng)險(xiǎn)，為基因組定點(diǎn)編輯技術(shù)應(yīng)用于動(dòng)植物分子育種打開了新的局面。本成果擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因組編輯技術(shù)配套軟件，其適用于針對(duì)不同物種基因組設(shè)計(jì)和篩選活性高，特異性強(qiáng)的sgRNA用于動(dòng)植物分

東南大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院“發(fā)育與疾病相關(guān)基因”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室林承棋和羅卓娟課題組在國(guó)際頂級(jí)期刊Science Advances雜志發(fā)表了題為ENL initiates multivalent phase separation of the Super Elongation Complex (SEC) in controlling rapid transcriptional activation的文章，闡明了有關(guān)基因轉(zhuǎn)錄延伸復(fù)合體形成及作用機(jī)制的研究工作成果。 基因轉(zhuǎn)錄是承載于DNA之上遺傳信息傳遞的首要步驟。細(xì)胞命運(yùn)決定、個(gè)體發(fā)育以及疾病的發(fā)生發(fā)展決定于基因的差異性表達(dá)。林承棋教授之前的研究鑒定并發(fā)現(xiàn)，多亞基、大分子蛋白質(zhì)復(fù)合物，超級(jí)轉(zhuǎn)錄延伸復(fù)合物（SEC）可通過磷酸化RNA聚合酶II等因子，讓其從暫停的狀態(tài)中釋放出來(lái)，促進(jìn)下游基因進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)錄。然而，長(zhǎng)期以來(lái)，人們困惑于細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)之外的分子如何有序活動(dòng)調(diào)控生命過程。 東南大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的研究揭示了SEC介導(dǎo)的多價(jià)相分離在RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄暫停釋放中起著關(guān)鍵作用，并從全新的角度為基因快速協(xié)調(diào)性轉(zhuǎn)錄激活程序的機(jī)制探索提供了新的認(rèn)識(shí)。此外，作者還發(fā)現(xiàn)在混合譜系白血病（MLL）中，SEC與MLL基因的轉(zhuǎn)位融合，可以極大促進(jìn)SEC相分離，從而促進(jìn)癌基因快速轉(zhuǎn)錄并維持高表達(dá)狀態(tài)。這一發(fā)現(xiàn)將為SEC相關(guān)的人類疾病發(fā)病機(jī)制探索及藥物靶向篩選方案提供了新的方向與思路。 本文第一作者為東南大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院林承棋課題組博士生郭澄豪，東南大學(xué)為第一通訊單位。  

選擇標(biāo)記轉(zhuǎn)基因作物已成為近年來(lái)植物基因工程技術(shù)研究的重點(diǎn)之一，隨著轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)品的商品化，轉(zhuǎn)基因植物的生物安全性受到公眾越來(lái)越多的關(guān)注，尤其是目前抗生素標(biāo)記基因在植物遺傳轉(zhuǎn)化過程中的廣泛應(yīng)用，使人們對(duì)這些標(biāo)記基因可能帶來(lái)的潛在危害性心存疑慮，抗性標(biāo)記基因的存在嚴(yán)重地阻礙了轉(zhuǎn)基因植物的商品化進(jìn)程和轉(zhuǎn)化技術(shù)本身的有效性。 本項(xiàng)目培育的無(wú)抗生素標(biāo)記基因（可視化標(biāo)記基因）在建立高效、安全、規(guī)模化的轉(zhuǎn)基因作物技術(shù)體系方面取得突破，以紫色幼芽作為綠 膿可視篩選標(biāo)記代替抗生素篩選標(biāo)記，構(gòu)建了新型轉(zhuǎn)化載體并應(yīng)用于作物，已申請(qǐng) 2 項(xiàng)發(fā)明專利。

該發(fā)明屬于農(nóng)作物標(biāo)記輔助育種技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用抗除草劑基因的油菜化學(xué)殺雄制種方法。該發(fā)明提出了一個(gè)改良程序，能夠簡(jiǎn)化的、安全的以及經(jīng)濟(jì)的利用化學(xué)殺雄制種的方法：即在無(wú)遮擋措施條件下，利用除草劑苯磺隆的同時(shí)處理（噴施相同濃度的苯磺隆溶液）父母本，允許母本植株雄性不育，父本植株（攜帶又除草劑抗性基因）雄性可育。該程序主要特點(diǎn)是既可以保證優(yōu)良雜交種的安全生產(chǎn)，又可以允許化學(xué)殺雄劑苯磺隆規(guī)模化噴施（不需要在遮擋條件下保護(hù)父本）可以降低生產(chǎn)成本，提高雜種優(yōu)勢(shì)利用在生產(chǎn)甘藍(lán)型油菜雜交種的效率。 市場(chǎng)預(yù)期：該成果具有良好的市場(chǎng)前景，可以同時(shí)降低油菜化學(xué)殺雄制種的風(fēng)險(xiǎn)以及成本。 轉(zhuǎn)化條件：制種試驗(yàn)田、苯磺隆除草劑以及實(shí)施田間除草劑處理的機(jī)械等。 成果完成時(shí)間：2016年

該發(fā)明提供一種評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻水生環(huán)境安全性的方法，包括如下步驟：轉(zhuǎn)基因稻田和非轉(zhuǎn)基因稻田布置和管理；稻田水層和淤泥中外源蛋白的測(cè)定,包括樣本預(yù)處理和外源蛋白的抽提和測(cè)定；稻田水層中浮游生物的分離,包括水樣采集、沉淀分離浮游生物；稻田水層中浮游生物種類和豐度的測(cè)定,包括活體鑒定和數(shù)量計(jì)數(shù)；轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的種植對(duì)浮游生物的安全性評(píng)價(jià)，利用分析軟件對(duì)浮游生物種類、數(shù)量、發(fā)生時(shí)期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得出多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)等參數(shù),并和常規(guī)稻田進(jìn)行比較，從而對(duì)轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻水生環(huán)境安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)。 在我國(guó)的許多地方，稻田和魚塘往往交織在一起，而且素有稻田養(yǎng)魚、稻鴨共生等傳統(tǒng)生態(tài)種植模式，再加上水稻田的特殊灌溉方式，即從上游田到下游田的串聯(lián)灌溉。如果轉(zhuǎn)基因水稻存在對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)存在安全問題，則極易波及到下流的水田和魚塘生態(tài)系統(tǒng)。該發(fā)明對(duì)于系統(tǒng)評(píng)估轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的水生環(huán)境安全性具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 轉(zhuǎn)化條件：轉(zhuǎn)化需要資金和國(guó)家政策支持。 成果完成時(shí)間：2015年

AOP-1 型列車超速保護(hù)裝置，是北車集團(tuán)長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司委托我校開發(fā) 的列車超速保護(hù)裝置，是機(jī)車信號(hào)類產(chǎn)品，是一種機(jī)車車載設(shè)備，由 4U 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱以及 安裝在機(jī)箱內(nèi)的若干功能電路板組成。主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能： 功能 1：通過對(duì)外部速度傳感器的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，得到機(jī)車運(yùn)行的實(shí)時(shí)速度。 功能 2：根據(jù)計(jì)算所得實(shí)時(shí)速度驅(qū)動(dòng)司機(jī)臺(tái)上的指針式速度表，實(shí)現(xiàn)測(cè)速顯示（無(wú) 論何種操作模式，均反映列車實(shí)時(shí)行駛速度）。 功能 3：提供零速功能，零速的限值可以人工修改。當(dāng)列車運(yùn)行速度低于設(shè)定的零 速限值時(shí)，該裝置將閉合所有的零速觸點(diǎn)，反之將斷開所有的零速觸點(diǎn)。 功能 4：提供三種限速模式的超速保護(hù)：正常向前模式限速、正常向后模式限速以 及切除模式限速，每種限速模式下的限速值都可以人工修改。當(dāng)其中一種限速模式啟用 16 時(shí)，如果列車速度超過由機(jī)車維護(hù)人員預(yù)先所設(shè)定限速的某個(gè)比例值時(shí)，會(huì)閉合一路有 源節(jié)點(diǎn)，司機(jī)臺(tái)上的報(bào)警器會(huì)得電報(bào)警，從而提示司機(jī)注意限速；當(dāng)列車速度超過設(shè)定 限速的 100%時(shí)，該裝置將斷開所有的超速保護(hù)觸點(diǎn)，從而可以導(dǎo)致列車安全環(huán)路斷開， 產(chǎn)生緊急制動(dòng)并向 TMS 報(bào)告有超速保護(hù)發(fā)生；之后，只有當(dāng)列車速度低于所設(shè)置的零速 限值時(shí)，所有的超速觸點(diǎn)才能重新閉合。 功能 5：任何故障都將導(dǎo)向安全（所有的零速觸點(diǎn)斷開，所有的超速觸點(diǎn)斷開），并 向 TMS 報(bào)告。 本裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各部分模塊功能單板連接為背板插接式；各單板前面 板有相應(yīng)指示燈顯示具體信息，數(shù)碼管 LED 顯示關(guān)鍵狀態(tài)代碼，方便使用和維護(hù)。 為保證系統(tǒng)安全，本裝置采用兩組同樣的功能單元共同來(lái)保證系統(tǒng)的可靠性與安全 性。兩個(gè)司機(jī)室各安裝一套列車超速保護(hù)裝置，它們之間沒有任何通信連接。 該 AOP-1 型列車超速保護(hù)裝置，已經(jīng)成功應(yīng)用在巴西地鐵 1A 線 19 列地鐵列車上， 目前運(yùn)行狀況良好。 該裝置的成功研發(fā)，保證了由于列車超速而可能導(dǎo)致的列車運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，該裝置也得 到了長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司、香港地鐵公司及巴西業(yè)主的一致好評(píng)！ 17 18 應(yīng)用范圍： 該裝置是為巴西地鐵 1A 線研制開發(fā)的列車超速保護(hù)裝置，其可以用在城市軌道列 車上，用于保護(hù)由于列車超速而帶來(lái)的列車運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，在無(wú)人控制的情況下，實(shí)現(xiàn)列車 制動(dòng)，從而保護(hù)列車運(yùn)行安全。 同時(shí)，該裝置也可以應(yīng)用在高速列車及普通鐵路運(yùn)營(yíng)列車上。