生物工程考研选择哪个专业较好，生物工程考研可以跨考哪些专业

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生物工程考研，生物工程考研可以考哪些专业

汉逊德巴利酵母（Debaryomyces hansenii）有代谢乳糖、乳酸盐和蛋白质的能力，且代谢可产生香味，常应用于肉制品发酵、干酪发酵、泡菜发酵以及果蔬病害拮抗等方面。一系列特性使得汉逊德巴利酵母应用研究涉及到食品加工、食品储藏、食品安全以及医药健康。

汉逊德巴利酵母在发酵过程中不仅可以通过代谢糖、蛋白质等物质产生需要的风味物质以及利于人体消化的小分子物质，同时也会产生一些有毒有害的物质，如生物胺。成都大学食品与生物工程学院，肉类加工四川省重点实验室的王新惠、潘 攀、刘 洋*等人通过添加组胺产生的前体物质L-组氨酸进行刺激培养，探索汉逊德巴利酵母氨基酸调控过程，旨在为进一步阐明组胺代谢机制提供参考依据。

1、L-组氨酸对汉逊德巴利酵母生长代谢的影响

L-组氨酸添加量对汉逊德巴利酵母生长的影响

由图1可以看出，L-组氨酸刺激后各组间OD值无较大差异，均在32 h后进入快速生长期，48 h后生长繁殖速度下降。0.5% L-组氨酸刺激培养后，在48 h后生长速率高于其他实验组，且培养后期OD值略大于其他组；0.8% L-组氨酸组刺激培养前期生长速率较快，发酵后期OD值小于其他组。

L-组氨酸添加量对汉逊德巴利酵母组胺生成的影响

由图2可以看出，添加L-组氨酸对组胺生成具有促进作用，刺激培养8～24 h组胺开始积累，各组间无较大差异；24 h后各组出现差异并且生成速率增大，40 h后组胺生成速率降低。0.1% L-组氨酸和0.3% L-组氨酸刺激后组胺积累量比空白组略高，0.5% L-组氨酸和0.8% L-组氨酸积累量相比空白组较高。由于0.5% L-组氨酸和0.8%L-组氨酸无较大差异，选择0.5% L-组氨酸作为刺激培养条件；鉴于产物合成比基因表达滞后，结合生长代谢情况，确定接种后36 h作为取样时间。

2、转录组测序数据质量分析

对过滤得到的数据进行统计，结果如表1所示，对照组的测序结果共得到42.921 6 M clean reads，实验组的测序结果共得到41.415 4 M clean reads。0.5% L-组氨酸作实验组，其与空白对照组Q 20 大于95%，Q 30 大于87%，GC含量大于40%。结果表明测序数据质量符合要求。

3、表达水平分析

如图3所示，当lg（FPKM+1）值小于1.8时，实验组基因密度略高，lg（FPKM+1）值大于1.8后，对照组基因密度略高。小提琴图是箱线图和密度图的集合，箱线图主要体现数据中位数、异常值以及分布区间等信息；密度图则主要体现其概率密度。小提琴图中箱型框表示四分位数范围，箱型框中间横线表示中位数，箱型框链接线条表示95%置信区间，箱型框周围图形宽度表示密度宽度（频率）。如图4所示，实验组和对照组基因表达水平中位数和分布密度无较大差别，实验组95%置信区间略大，两组样品分布情况趋势一致。

4、DEG表达分析

差异表达水平

倍数表达图（MA图）可展现DEG的分布情况，图中每个点对应一个基因。两组样品基因的表达水平如图5所示，差异倍数的整体分布较为明显，较多基因log 2 Fold Change值较大，说明这些基因的差异变化较为显著。

DEG表达情况

设置筛选差异倍数和q-value阈值（|log2Fold Change|＞1同时q-value＜0.001），图6结果显示，检测DEG 133个，其中78个差异表达上调基因，55个差异表达下调基因，上调表达基因数量大于下调表达基因。

5、DEG功能富集分析

DEG GO功能分析

GO作为基因功能国际标准统一分类体系，常用于基因和蛋白质限定和描述，是基因本体联合会创建的数据库之一。包含生物学过程、分子功能和细胞组分3个分支。由图7所示，本研究挑选了富集较为显著的24个条目进行显示。

DEG Pathway功能分析

如图8所示，参考KEGG通路数据分类标准，对第2层通路中DEG数量进行分析，统计DEG在该分类中的个数，并利用散点图的形式展示两组样品KEGG富集分析结果。分类结果显示，大多DEG集中在代谢过程通路；其次是次生代谢物的合成和硫胺素新陈代谢通路，以及过氧物酶体、半乳糖代谢、α-亚麻酸代谢、脂肪酸降解、鞘脂类代谢、氨基糖和核苷酸糖代谢、黄曲霉毒素生物合成、核黄素的新陈代谢、脂肪酸代谢、果糖和甘露糖代谢、不饱和脂肪酸合成、缬氨酸/亮氨酸/异亮氨酸的代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、色氨酸代谢等通路均出现差异代谢。差异分布显示，L-组氨酸刺激后汉逊德巴利酵母出现差异代谢，主要集中在辅酶代谢、能量代谢、其他氨基酸代谢、脂肪代谢等过程。

6、组胺合成代谢调控分析

氨基酸代谢调控分析

L-组氨酸刺激培养后氨基酸代谢、碳代谢和脂肪代谢简化图如图9所示，丙氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、γ-氨基丁酸（GABA）等代谢呈现差异上调；异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、缬氨酸、精氨酸等代谢表现为差异上调和差异下调共同呈现；酪氨酸、苯丙氨酸等呈现差异下调，这种现象可能是氮代谢过程整体调控的结果。果糖、葡萄糖、蔗糖、丙酮酸、α-酮戊二酸等呈现差异上调，表明糖酵解和三羧酸循环呈现上调趋势，这可能与碳代谢和氨基酸代谢之间关联转化代谢有关；脂肪代谢中DEG主要集中在在乙酰辅酶A代谢和脂肪氧化调控蛋白代谢，乙酰辅酶A氧化酶（1.3.3.6）呈现差异下调，乙酰辅酶A转酰酶系表现为差异上调和差异下调共同呈现，这可能是能量代谢引起差异变化。

组胺合成代谢酶系分析

如图10所示，酸性磷酸酶（EC：3.1.3.2）在硫胺素新陈代谢、核黄素代谢以及代谢途径等通路中出现明显差异上调，其主要调控酸性硫胺素等物质等物质的生成反应，而磷酸硫胺素是组氨酸脱羧酶进行脱羧反应辅助因子。硫胺素酶（thiaminase，THI）控制硫胺素相关的新陈代谢，THI4、THI5在硫胺素新陈代谢和代谢途径等通路中出现差异上调，THI5是磷酸吡哆醛代谢关键控制酶之一，而磷酸吡哆醛是组氨酸脱羧酶进行脱羧反应关键辅酶因子。

结论

以添加L-组氨酸为实验组，不添加组为对照，利用Illumina高通量测序平台对两组进行转录组测序，通过多种生物信息学方法对数据进行分析处理。对照组测序结果共得到42.921 6 M clean reads；实验组测序结果共得到41.415 4 M clean reads。两组样品分析显示共有133个显著差异表达基因，78个基因表达上调，50 个基因表达下调，基因本体论（Gene Ontology，GO）和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）富集分析表明，差异表达基因参与了组胺代谢相关酶系代谢。本研究为汉逊德巴利酵母组胺代谢进一步研究提供了参考。

本文《基于氮阻遏效应分析汉逊德巴利酵母组胺调控》来源于《食品科学》2022年43卷2期93-99页，作者：王新惠，潘攀，孙劲松，丁悦，刘力嘉，张雅琳，肖龙泉，田甜，刘洋。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201026-255。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网。

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