噬菌体是地球上最丰富的生物实体之一，在人体微生物组中占据主导地位，其丰度远超真核病毒和共生细菌，已成为维系微生态平衡的关键因素。作为捕食细菌的病毒，噬菌体与哺乳动物细胞之间不仅只是间接的生态学联系，而是呈现出复杂的双向互作网络。越来越多的研究表明，噬菌体不仅能通过调控细菌群落组成和结构间接影响人体的生理病理过程，还可直接跨越生物界面，与哺乳动物细胞（特别是免疫细胞）发生互作并介导免疫学效应，噬菌体免疫涉及噬菌体识别、内吞转运、免疫应答与信号通路调控等多个方面。本文从噬菌体与哺乳动物细胞相互作用的角度阐述了噬菌体免疫的研究进展，重点围绕噬菌体的结构特性、内化途径、胞内运输与定位，以及其对免疫系统的调控机制展开论述。同时，探讨了噬菌体免疫在炎症性肠病、慢性感染、系统性疾病乃至癌症免疫治疗中扮演的复杂角色，旨在从噬菌体与哺乳动物细胞互作的角度阐明噬菌体免疫的物质基础与分子机制，为深入揭示噬菌体的“跨界调控”功能、发展以噬菌体为载体的免疫干预新途径奠定基础。

为提升诱导型启动子P_malA的表达强度并实现目标蛋白的高效胞外表达，基于前期所构建的麦芽糖诱导型表达系统（MATE表达系统），通过易错PCR构建启动子突变文库，并以绿色荧光蛋白（Green fluorescent protein, GFP）为报告蛋白筛选高表达突变体，获得突变位点位于-35区域的增强型启动子M3。以M3为调控元件构建目标酶葡萄糖-6-磷酸异构酶（Pgi）表达载体，融合Sec型信号肽AmyS实现其胞外分泌表达。通过添加不同碳源进行诱导表达优化，筛选出适配性最优条件后，在3 L发酵罐中进行高密度发酵，Pgi产量达7.26 g/L。功能验证表明，本体系表达的Pgi催化活性与大肠埃希菌（Escherichia coli）对照表达体系相当，说明该系统在提升表达强度的同时保持了蛋白功能的稳定性。本研究构建了一个优化后的高效MATE表达体系，为代谢工程中关键酶的高效表达提供了可行路径，并为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）在工业酶制剂开发中的应用提供了支撑。

内蒙古阿拉善白绒山羊奶及其乳制品是当地牧民重要的乳类供给来源，营养价值较高且具有保健功能，但目前关于其发挥益生作用的真菌多样性相关研究却鲜有报道。本研究采用Illumina Miseq测序技术对白绒山羊奶、乳制品毕希拉格和艾日嘎中真菌ITS基因序列进行测定，比较真菌群落结构和多样性。结果表明，白绒山羊奶和毕希拉格中真菌的Shannon指数显著高于艾日嘎（P<0.05），Simpson指数显著低于艾日嘎（P<0.05），白绒山羊奶和毕希拉格中真菌的Shannon指数和Simpson指数无显著差异（P>0.05）。白绒山羊奶、毕希拉格及艾日嘎的Ace指数和Chao指数均无显著差异（P>0.05）。真菌Beta多样性分析显示，白绒山羊奶和毕希拉格的真菌群落组成具有高度相似性，但艾日嘎真菌群落结构与白绒山羊奶、毕希拉格存在差异性。白绒山羊奶、毕希拉格及艾日嘎的优势真菌门均为子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）；白绒山羊奶的优势真菌属为阿氏酵母属（Apiotrichum）、皮肤丝孢酵母属（Cutaneotrichenkia）、枝孢属（Cladosporium）、链格孢属（Alternaria）；毕希拉格的优势真菌属为阿氏酵母属、皮肤丝孢酵母属、线担酵母属（Filobasidium）；艾日嘎的优势真菌属为伊萨酵母属（Issatchenkia）、红酵母属（Rhodotorula）、哈萨克斯坦酵母属（Kazachstania）、毕赤酵母属（Pichia）。白绒山羊奶及其乳制品中真菌代谢相关酶的相对丰度较高的是α-1，4-葡萄糖水解酶（glucan 1，4-alpha-glucosidase）、三磷酸腺苷酶（adenosine triphosphatase）、RNA聚合酶（DNA-directed RNA polymerase）、外源性α-唾液酸酶（exo-alpha-sialidase）及肽酰丙氨酰异构酶（peptidylprolyl isomerase）。FUNGuild功能预测表明，腐生营养型是白绒山羊奶及其乳制品主要的真菌营养方式。本研究结果不仅阐明了内蒙古阿拉善白绒山羊奶及其乳制品中真菌多样性，而且为山羊奶及其乳制品中真菌的研究和安全性评价提供依据。

红藻糖苷是一种具有抗氧化性、调节免疫系统、保护蛋白等生物活性的糖基醇，在食品和化妆品等领域具有广阔的应用前景。本实验室前期已成功实现了中慢生根瘤菌（Mesorhizobium）来源的α-半乳糖苷酶rAgaAJB07的异源表达，该酶可通过转糖基作用合成红藻糖苷。为提高红藻糖苷的产量，以甘油作为反应受体，对硝基苯基α-D-吡喃半乳糖苷（pNPG）作为反应供体，对rAgaAJB07合成红藻糖苷的条件进行优化。当甘油浓度为500 mmol/L，pNPG浓度40 mmol/L，酶浓度1.5 U/mL，反应时间2 h，反应pH 8.5，反应温度30 ℃时，rAgaAJB07合成红藻糖苷的产量达到最大，比优化前提高66.2%，反应时间缩短22 h，为红藻糖苷的酶法合成研究提供参考。

细胞骨架调控线粒体的融合和分裂，同时线粒体也调控细胞骨架的正常动力学。mpc1基因编码线粒体丙酮酸载体1（mitochondrial pyruvate carrier 1），该蛋白位于线粒体内膜中，是线粒体丙酮酸载体复合物的重要成分。目前，尚未见相关文献报道mpc1基因缺失对酵母肌动蛋白等动力学的影响。本研究对粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）的微管、组蛋白、肌动蛋白构建荧光标记，利用活细胞成像技术探究mpc1基因缺失对肌动蛋白等动力学的影响。结果表明，常温下mpc1Δ菌株与野生型菌株相比，纺锤体伸长时间缩短6.70 min（P<0.01）、伸长速率加快0.17 μm/min（P<0.01）；染色体分离时间缩短3.40 min（P<0.01）；肌动蛋白环聚集和收缩总时间延长3.80 min（P<0.01）。mpc1基因缺失虽然促进了纺锤体伸长和染色体分离，但减缓了肌动蛋白环形成和收缩，最终导致细胞生长缓慢。本研究为进一步探究mpc1功能提供参考。

病原真菌的G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptors, GPCRs）是病害防治的关键靶点之一。通过多种生物信息学方法，综合运用DeePTMHMM、Phobius和TOPCONS三种跨膜预测工具，以及GPCRHMM、GPCRPipe、GPCR-Pen和GPCRPred四个GPCR预测平台，从扩展青霉（Penicillium expansum）基因组序列中筛选了36个候选GPCRs，通过拓扑结构、亚细胞定位和功能分析验证了该预测方法的可靠性，经系统进化树分类、保守结构域、理化性质等特征分析，确定这些候选GPCRs分布在6个真菌GPCRs类别中，具有真菌视紫红质受体样家族、真菌信息素交配因子STE2、信息素A受体STE3、RTA1样蛋白等保守结构域，候选GPCRs多为中性或碱性蛋白，其中不稳定性蛋白占44.44%，疏水性蛋白占97.22%。本研究结果为进一步研究扩展青霉GPCRs的生物学功能、信号转导机制以及致病机制提供了重要的理论基础，也为开发新型抗真菌药物提供了潜在的靶点信息。

针对北方野生组（MT）和种植组（ZT）的北五味子（Schisandra chinensis）进行研究，利用高通量测序技术解析根际土壤微生物的群落结构及潜在功能菌群，结合北五味子主要药效物质木脂素含量变化，以及北五味子生长区域土壤理化指标全磷（TP）、全钾（TK）、全氮（TN）、总有机碳（TOC）、有机质（Som）等的检测结果，探究北五味子木脂素-根际微生物-土壤性质之间的影响因素及相关性，为解析北五味子木脂素代谢机制，提高主要药效物质的积累，有效提升种植品种药用价值提供理论依据。研究结果显示，野生北五味子的木脂素含量显著高于种植北五味子，野生五味子醇甲、五味子酯甲与五味子乙素的含量高于种植的北五味子近1倍；野生北五味子根际土壤中的TP、TK、TN、Som含量分别高于种植北五味子约1.5倍、2.6倍、7倍和9倍；大量氮元素的存在使RB41属和盖勒氏菌属（Gaiella）的相对丰度增加，大量的有机质会促进分枝杆菌属（Mycobacterium）的富集，以上三种菌群均与北五味子木脂素含量呈正相关，从而导致了野生的木脂素含量高于种植的北五味子；镰刀菌属（Fusarium）、新从赤壳属（Neonectria）、无梗孢属（Trichocladium）和被孢霉属（Mortierella）与北五味子中的木脂素含量呈正相关；土壤含水率与北五味子木脂素含量呈显著正相关，土壤TP、TK、TN、Som和北五味子木脂素呈正相关；土壤pH是影响北五味子根际土壤微生物群落的重要因素，与北五味子木脂素含量呈显著负相关。

制备抗人β2-微球蛋白（Beta-2-microglobulin，β2-MG）单克隆抗体，建立快速、准确的β2-MG定性、定量检测方法。原核表达重组β2-MG并进行纯化后用于BALB/c小鼠免疫，通过杂交瘤技术制备抗人β2-MG单克隆抗体，通过双抗体夹心酶联免疫吸附测定法（double antibody sandwich enzyme-linked immunosorbent assay, DAS-ELISA）进行筛选，建立基于化学发光酶免疫测定法（chemiluminescence enzyme immunoasssay, CLEIA）的检测平台，将其应用于临床血清β2-MG的测定，并初步建立可快速检测β2-MG的胶体金免疫层析法。结果表明，基于5H7/6H9-AP抗体对构建的CLEIA检测体系线性范围为0.14~120.00 μg/L（可扩展至60.00 mg/L），所开发的CLEIA与医院使用的胶乳增强免疫比浊法相比，两种方法具有良好的一致性和较高的相关性，相关系数R²为0.96且P<0.000 1。本研究建立的胶体金免疫层析法检测重组β2-MG的最低限度可达到0.20 mg/L，表现出较好的敏感性，表明筛选的抗人β2-MG单克隆抗体及建立的定量和定性免疫检测方法具有临床诊断应用的潜力。

甾体类药物是仅次于抗生素的第二大类临床用药，具有抗炎、抗病毒、抗肿瘤、抗高血压等生理功能，市场需求量大。目前，利用微生物降解植物甾醇合成甾药中间体（甾药前体），再对其进行化学修饰的微生物半合成法是甾体药物工业化生产的主流方法。本文聚焦于合成甾药中间体的代表性菌株分枝杆菌（Mycobacterium sp．），对分枝杆菌中甾体化合物代谢途径的各环节（甾醇摄取、母核初步氧化、侧链降解、母核氧化、母核断裂）及其所涉及的关键酶进行综述，并总结了适用于分枝杆菌的基因过表达、敲除和敲低遗传改造系统。然而，鉴定并解析甾醇侧链降解过程的复杂酶系仍是当前研究的重难点，也是制约新型甾药中间体开发的关键瓶颈。因此，借助高通量测序、生物信息学分析和定点饱和突变等手段，加速甾醇代谢途径解析，对分枝杆菌细胞工厂的理性设计及新型甾药中间体高产菌株的构建至关重要。

在农业生产中，由于长期过量施用化学肥料造成了土壤退化和环境污染，一定程度地制约了现代农业的绿色发展。微生物肥料能够提升作物产量与品质，增强抗逆能力，减少环境污染。本文对微生物肥料的特性、发展历程与分类进行了概述，重点阐述了微生物肥料的作用机理，包括通过调控植物激素（如水杨酸、生长素）影响植物免疫与发育，通过物理缠绕、分泌胞外聚合物等方式改善土壤团聚结构，以及通过分泌铁载体、溶解磷酸盐、参与固氮与硝化作用等途径活化土壤养分；从宏观、市场及技术层面分析总结了微生物肥料的应用前景及技术发展趋势，并结合辽宁省作为粮食主产区的农业现状，分析了微生物肥料发展现状及区域特色优势，最后对我国微生物肥料产业的发展方向进行了展望，以期为微生物肥料的研究与应用提供参考。

多环芳烃（PAHs）作为一类典型的有机污染物在环境中难以自然降解，而微生物凭借其环境适应性，在PAHs降解过程中具有不可替代的作用，因此开发高效的PAHs降解微生物实验室分离培养技术是未来的研究方向。本文对PAHs降解微生物种类及其培养技术和方法进行了综述，指出了微生物包括细菌、真菌、藻类（本文特指属于微生物范畴的微型藻类）和放线菌等降解多环芳烃的不同机理，以及通过有氧或厌氧降解PAHs的代谢途径，并讨论了不同类型的传统和新型培养技术，对比分析了传统培养技术（如优化培养基成分、调整培养基结构等）和新型培养技术（如细胞分选技术等）的特点与应用，有助于筛选更有效的培养方法，挖掘更多PAHs降解微生物，进一步推动PAHs降解微生物的研究，为解决PAHs污染问题提供理论依据和技术支持。

微生物工程综合实验课程是国家特色专业和国家一流本科专业“生物工程”的核心课程。课程内容紧密结合国家和地方产业需求，立足生产实际，由8个综合研究性实验项目构成。采取以学生自主实验为主，教师引导为辅的项目式与合作式的教学方法，教学过程按照课前动员、方案制定与论证、自主实验与过程管理、实验总结与分析、撰写报告、学业评价等6个步骤实施。课程注重培养学生的方案设计、综合实践、问题分析等能力，营造团结协作、共同探索、互帮互助的学习氛围，培养学生具备综合实践创新能力和解决复杂工程问题能力。课程的教学改革成效显著，为综合研究性实验课程的教学改革与创新奠定了基础。本文通过微生物工程综合实验课程教学模式的构建与创新，旨在为相关类型课程教学提供参考。