CN112725338A - 一种靶向斑节对虾trim9基因的小干扰rna及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种靶向斑节对虾TRIM9基因的小干扰RNA,其正义链序列为5’‑GCUCCGUUCUGACGCCGACAGACG‑3’,反义链序列为5’‑CGUCUGUCGGCGUCAGAACGGAGC‑3’。本发明还公开了所述小干扰RNA的用途。本发明公开的TRIM9‑siRNA可显著抑制斑节对虾TRIM9基因的表达,促进多种抗菌肽基因表达,抑制副溶血弧菌在斑节对虾体内的复制,提高斑节对虾在副溶血弧菌感染下的成活率。
Description
技术领域
本发明涉及小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA),具体地说是涉及一种靶向斑节对虾TRIM9基因的小干扰RNA。同时,本发明还涉及及其在抵御副溶血弧菌感染中的用途。
背景技术
小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)是一个长20~25个核苷酸的双链RNA,在生物学上有许多不同的用途。目前,已知siRNA主要参与生物体RNA干扰(RNAi)现象,以特异性沉默的方式调节功能基因的表达。近些年来,RNA干扰技术在细菌、病毒等疾病治疗方面取得了长足进展,尤其在人类AIDS、乙型肝炎等疾病的治疗中作用尤为显著。最新研究表明,针对HIV结构蛋白基因及长末端重复序列的siRNA可以控制病毒复制;针对宿主细胞HIV受体CD4基因的siRNA可有效控制病毒进入宿主细胞,抑制病毒的感染过程。此外,靶向丙型肝炎病毒、流感病毒、脊髓灰质炎病毒等基因组的编码区或非编码区的siRNA也表现出显著的体外抑制作用,但其应用于临床还有待更深的研究。
在对虾类水产经济动物养殖过程中,细菌等病原物是制约虾类持续健康发展的主要病原,细菌病和病毒病的发生给我国乃至全球的养虾业带来巨大经济损失。近些年来,由副溶血弧菌导致斑节对虾爆发的对虾急性肝胰腺坏死病(AHPND)严重影响了斑节对虾产业的发展。AHPND是以暴发性肝胰腺坏死为主要特征的传染性疾病。其传播范围广、传播速度快,患病对虾病程短、死亡率极高,高达90%。对虾类低等无脊椎动物缺乏获得性免疫系统,只能依靠先天免疫抵御病原微生物的入侵。三结构域蛋白家族(Tripartite motif,TRIM)是一个结构保守、进化快速的蛋白质家族。TRIM家族包含70多个家族成员,家族成员的功能越来越受到了重视。研究表明TRIM家族成员广泛参与了肿瘤杀伤、抑制病毒复制、细胞凋亡等重要的生命过程。TRIM9是一个高度保守的TRIM家族成员,最初在哺乳动物中被鉴定出来,并发现其与神经系统和神经退行性疾病的发展有关。近期相关研究表明,TRIM9在无脊椎动物先天免疫中起重要作用,一方面TRIM9可以通过结合β-TrCP抑制NF-κB的激活,而NF-κB对于下游抗菌肽的激活则至关重要;另一方面TRIM可以选择性抑制促炎症因子的产生,促炎症因子可保护机体免受病原菌的感染。例如,研究发现白斑病毒(WSSV)可劫持南美白对虾(Litopenaeus vannamei)的TRIM9基因为己所用,抑制NF-κB通路及下游抗菌肽的产生,进而导致大规模虾病的爆发。
斑节对虾(Penaeus monodon)是世界上养殖最普遍的品种,是对虾属中个体最大的品种,养殖利润丰厚、经济价值高。鉴于TRIM9在斑节对虾中的研究尚未见报道,发明人利用转录组测序、分子克隆等分子生物学方法克隆了斑节对虾TRIM9基因,并发现该基因的表达量与副溶血弧菌刺激之间存在一定关联关系,即斑节对虾宿主为抵御副溶血弧菌的感染下调了TRIM9的表达量,预示降低TRIM9的表达量可提高斑节对虾宿主应对副溶血弧菌感染的免疫力。基于斑节对虾TRIM9基因序列,发明人设计了靶向该基因的siRNA(TRIM9-siRNA),建立了一套检测该siRNA在斑节对虾体内抑制副溶血弧菌扩增,提高被感染宿主成活率的方法,并对TRIM9-siRNA在抵御斑节对虾感染副溶血弧菌感染中的使用方法进行了优化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种靶向斑节对虾TRIM9基因的小干扰RNA(TRIM9-siRNA)。该TRIM9-siRNA可显著抑制斑节对虾TRIM9基因的表达,促进多种抗菌肽基因表达,抑制副溶血弧菌在斑节对虾体内的复制,提高斑节对虾在副溶血弧菌感染下的成活率。
发明人利用转录组测序、分子克隆等分子生物学方法克隆了斑节对虾TRIM9基因,并发现该基因的表达量与副溶血弧菌刺激之间存在一定关联关系,即斑节对虾宿主为抵御副溶血弧菌的感染下调了TRIM9的表达量,预示降低TRIM9的表达量可提高斑节对虾宿主应对副溶血弧菌感染的免疫力。基于斑节对虾TRIM9基因序列,发明人以斑节对虾TRIM9基因开放阅读框(open reading frame,ORF)区域设计了靶向该基因的siRNA(TRIM9-siRNA)。具体地,所述靶向斑节对虾TRIM9基因的小干扰RNA(TRIM9-siRNA)正义链序列如SEQ ID NO.1所示,反义链序列如SEQ ID NO.2所示。
正义链序列:5’-GCUCCGUUCUGACGCCGACAGACG-3’
反义链序列:5’-CGUCUGUCGGCGUCAGAACGGAGC-3’。
本发明另一个目的在于提供上述TRIM9-siRNA的应用。具体地,涉及上述TRIM9-siRNA作为斑节对虾TRIM9基因检测试剂的应用;涉及上述TRIM9-siRNA作为斑节对虾TRIM9基因抑制剂的应用;涉及上述TRIM9-siRNA作为斑节对虾抗副溶血弧菌感染药物的应用。
本发明另一个目的在于包含上述TRIM9-siRNA的试剂盒。
试剂盒还包括转染试剂、RNasefree无菌水等。
本发明的优点:
本发明可显著抑制斑节对虾TRIM9基因的表达,促进多种抗菌肽基因表达,抑制副溶血弧菌在斑节对虾体内的复制,提高斑节对虾在副溶血弧菌感染下的成活率,进而降低养殖风险,提高养殖成功率,保证对虾养殖户的经济收益。
附图说明
图1为斑节对虾TRIM9基因的序列特征。
斑节对虾TRIM9基因的核苷酸和推导的氨基酸特征;阴影部分表示RING功能域;B-Box用加粗的下划线表示。Coiled-coil(BBC)功能域用方框表示。FN3功能域用双下划线表示。SPRY功能域用点下划线表示;
图2为斑节对虾TRIM9基因的序列特征。
(B)斑节对虾TRIM9蛋白结构示意图;
(C)斑节对虾TRIM9基因(黑色型号表示)与其他物种同源基因的进化树分析(Penaeus vannamei,XP_027233481.1;Zootermopsisnevadensis,XP_021939653.1;Limulus polyphemus,XP_013773565.1;Mizuhopectenyessoensis,XP_021370559.1;Crassostrea hongkongensis,ANW06223.1;Atta colombica,KYM91381.1;Bos Taurus,XP_005211785.1;Mus musculus,XP_006516467.1;Homo sapiens,NP_055978.4;Daphniamagna,KZS15938.1;Drosophila melanogaster,NP_723600.2;Xenopus laevis,XP_018087830.1;Cyprinus carpio,XP_018979840.1;Danio rerio,XP_005157040.1)。
图3为斑节对虾TRIM9基因在不同组织中的表达分布。斑节对虾β-Actin被用来作为内参基因。不同柱上字母表示不同组织间差异显著(P<0.05)。
图4为副溶血弧菌刺激下,斑节对虾TRIM9基因转录水平显著下降,**:P<0.01;*:P<0.05。
(A)副溶血弧菌刺激后斑节对虾TRIM9基因在血细胞中的表达量变化情况;
(B)副溶血弧菌刺激后斑节对虾TRIM9基因在肠道中的表达量变化情况。
图5为qPCR检测TRIM9-siRNA靶向沉默斑节对虾TRIM9基因效果。**:P<0.01;*:P<0.05。
图6为qPCR检测TRIM9-siRNA靶向沉默斑节对虾TRIM9基因后,副溶血弧菌刺激下多种抗菌肽基因的表达变化(A),斑节对虾血淋巴中副溶血弧菌菌落数变化情况(B),斑节对虾成活率(C)。**:P<0.01;*:P<0.05。
具体实施方式
下面的实施例将具体说明本发明的操作方法,但不能作为对本发明的限定。
以下实施例中除特别说明外,所采用的材料和仪器均为市售;所采用的实验方法和步骤均为本领域内的常规实验方法和操作步骤。
实施例一斑节对虾TRIM9基因的克隆及其在副溶血弧菌感染下的表达分析
1.总RNA提取和cDNA的合成
按照TRIZOL试剂(Invitrogen,shanghai)说明书要求提取健康斑节对虾(25g左右)肌肉(muscle)、心(heart)、肝胰腺(hepatopancreas)、脑(brain)、胃(stomach)、鳃(gill)、血细胞(hemocytes)和肠道(intestine)的总RNA;按照PrimeScript reversetranscriptase试剂盒(TaKaRa,Dalian)说明书要求对上述总RNA进行反转录合成cDNA,-80℃保存备用。
2.斑节对虾TRIM9基因开放阅读框(open reading frame,ORF)的扩增及生物信息分析
利用引物PmTRIM9-F(5’-ATGGAGGAGGAGCTGCGG-3’)和PmTRIM9-R(5’-CTATGTTTTAGCAGCAATAGGAGTC-3’),按照常规PCR扩增程序扩增斑节对虾TRIM9的开放阅读框序列;利用MCBI的BLAST程序(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)对TRIM9开放阅读框序列进行分析,利用SMART 4.0工具(http://smart.embl-heidelberg.de/smart/set_mode)分析TRIM9的功能结构域,利用ExPASy软件(http://www.expasy.org/)预测TRIM9的等电点和分子量,利用ClustalW和MEGA 6软件进行系统树分析。如图1所示,TRIM9基因的开放阅读框共计2064bp,编码一段含有687个氨基酸的多肽链(TRIM9),该多肽链的分子量和等电点分别为75.14kDa和5.73(图1);该TRIM9氨基酸序列含有1个RING功能域(7-110aa),2个B-Box类型的锌指功能域(142-193aa,206-248aa),1个卷曲结构域(255-381aa),一个纤连蛋白III型重复序列(420-499aa),一个肽链羧基端的SPRY功能域(551-672aa)(图2B);进化树分析表明斑节对虾TRIM9与凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)的TRIM9聚为一支,表明二者进化关系最为接近(图2C)。
3.斑节对虾TRIM9基因在不同组织中表达分布
借助上述制备不同组织的cNDA模板,利用引物qTRIM9-F(5’-CTCAACGCCGTCACCAAAAC-3’)和qTRIM9-R(5’-CGAGAGCGTCTTGAGTGTGT-3’),按照SYBRPremix Ex Taq试剂盒(Takara,Dalian,China)说明书开展实时荧光定量PCR分析(qRT-PCR);斑节对虾β-actin基因(GenBank:No.JN808449.1)作为该试验内参,其引物为β-actin-F(5’-CCCTGTTCCAGCCCTCATT-3’)和β-actin-R(5’-GGATGTCCACGTCGCACTT-3’);实验数据利用2-ΔΔCT法进行分析,并采用“平均值±标准差”的形式进行展示,利用Student'st-test对实验数据的差异性进行分析,并在p<0.05时认为具有显著性差异。如图3所示,虽然斑节对虾TRIM9基因在所有待测组织中均有广泛表达,表达量却各不相同:脑中表达量最高,其次是肠道、鳃、肝胰腺、胃、血细胞、肌肉和心。
4.斑节对虾TRIM9基因在副溶血弧菌刺激下的表达规律
鲜活健康斑节对虾(体重约15g)在室内暂养7d(水温约25±1℃,气泵充气,盐度:3.3%),暂养期间每天早晚投喂常规对虾饲料,并且每天更换对虾饲养池海水三分之一左右。斑节对虾按照50尾一组分成2组开展副溶血弧菌刺激实验;其中一组作为实验组,注射50μL副溶血弧菌(1×108cfu/mL),另一组作为对照组注射50μL PBS缓冲液(140mM NaCl,2.7mM KCl,10mM Na2HPO4,and 1.8mM KH2PO4;pH 7.4);在注射实验开始后的0,3,6,12,24,48和72小时,分别取待检斑节对虾的血细胞和肠道组织进行总RNA抽提,并反转录合成cDNA,-80℃保存备用;按照上述“3.斑节对虾TRIM9基因在不同组织中表达分布”中所描述的qRT-PCR方法对TRIM9基因在待测组织中的表达分别情况进行检测。如图4A所示,在副溶血弧菌感染后的3-24小时斑节对虾血细胞组织中TRIM9基因的表达量急剧下降,然后逐渐恢复到与对照组持平水平;如图4B所示,在副溶血弧菌感染后的6-72小时斑节对虾肠道组织中TRIM9基因的表达量一直显著降低于对照组。该结果表明斑节对虾TRIM9基因的表达量与副溶血弧菌刺激之间存在一定关联关系,即斑节对虾宿主为抵御副溶血弧菌的感染下调了TRIM9的表达量,预示降低TRIM9的表达量可提高斑节对虾宿主应对副溶血弧菌感染的免疫力。
实施例二靶向斑节对虾TRIM9基因的小干扰RNA序列(TRIM9-siRNA)的制备及其在抗副溶血弧菌过程中的应用
1.靶向斑节对虾TRIM9基因的小干扰RNA序列(TRIM9-siRNA)工作液的制备:
1.1.根据本发明中克隆的TRIM9开放阅读框序列(GenBank accessionNo.MW18461),利用BLOCK-iTTM RNAi Designer在线程序(https://rnaidesigner.thermofisher.com/rnaiexpress/sort.do)设计siRNA序列,包括TRIM9-siRNA正义链序列如SEQ ID NO.1所示,反义链序列如SEQ ID NO.2所示。
正义链序列:5’-GCUCCGUUCUGACGCCGACAGACG-3’
反义链序列:5’-CGUCUGUCGGCGUCAGAACGGAGC-3’。
序列设计好后委托上海吉玛公司合成分别合成,由公司合成的TRIM9-siRNA冻干粉在开盖前4000rpm离心30s,加RNasefree无菌水中稀释至5μg/μL;Lipofectamine 2000(Invitrogen,Shanghai)按照1:25的比例加入RNasefree无菌水进行稀释。稀释后的TRIM9-siRNA和Lipofectamine 2000按照1:1比例混匀,室温静置5min,该工作液-80保存备用(保存时间不超过1周,尽可能现用现配)。
1.2.绿色荧光蛋白的siRNA(green fluorescent protein siRNA,GFP-siRNA)在本次实验中作为TRIM9-siRNA工作液对照试剂,包括GFP-siRNA正义链序列如SEQ ID NO.3所示,反义链序列如SEQ ID NO.4所示:
正义链序列:5’-ACUAUCCUUCGCAAGACCCUUCCUC-3’
反义链序列:5’-GAGGAAGGGUCUUGCGAAGGAUAGU-3’。
GFP-siRNA对照试剂的配制方法参照TRIM9-siRNA工作液。
2.靶向斑节对虾TRIM9基因的小干扰RNA序列(TRIM9-siRNA)在抗副溶血弧菌过程中的应用
2.1.为验证TRIM9-siRNA在斑节对虾体内抗副溶血弧菌的应用,所有实验用虾(15g)被随机分为两组。按照每克体重注射1μL工作液或对照试剂,其中一组在第二腹足处注射15μL新鲜配制的TRIM9-siRNA工作液作为实验组,另外一组在第二腹足处注射15μL新鲜配制的GFP-siRNA对照试剂。分别在注射实验开始后的12h、24h、48h、和72h收集斑节对虾肠道组织,并按照实施例一中所描述方法抽提RNA,并通过qRT-PCR检测干扰效率。如图5所示,在干扰后的12h,用qPCR检测了斑节对虾TRIM9基因在转录水平(mRNA)的表达变化,结果表明RNA干扰后12-72h,斑节对虾TRIM9基因mRNA的表达水平显著降低,这说明干扰实验效果明显。
2.2.在对斑节对虾注射TRIM9-siRNA工作液24h后,注射50μL的副溶血弧菌(1×108cfu/mL)。在细菌注射后12h,用注射器吸取斑节对虾血淋巴在进行50倍梯度稀释后均匀涂布于LB琼脂板,37℃过夜,计算菌落数;于此同时,对斑节对虾每天死亡尾数进行检测,计算成活率。在靶向沉默斑节对虾TRIM9基因后,利用qRT-PCR方法检测副溶血弧菌感染的斑节对虾抗菌肽基因(CRU1、CRU7、CRU5、ALF3、ALF6、ALF8、LYZ、PEN3、PEN5)转录水平的表达变化,如图6A所示斑节对虾CRU1、CRU7、ALF6、ALF3、LYZ和PEN5共计六个抗菌肽的表达趋势显著上调(抗菌肽引物如表1所示),进一步证明TRIM9-siRNA可以促进斑节对虾多种抗菌肽基因的表达。如图6B所示,靶向沉默斑节对虾TRIM9后,斑节对虾体内副溶血弧菌数量显著低于对照组,表明斑节对虾免疫力显著增强,机体清除副溶血弧菌能力显著上调。如图6C所示靶向沉默斑节对虾TRIM9后,斑节对虾成果率成活率相较对照组显著上升,进一步证明了TRIM9-siRNA在斑节对虾抗副溶血弧菌中的作用。
表1抗菌肽引物序列
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围。
序列表
<110> 中国水产科学研究院南海水产研究所
<120> 一种靶向斑节对虾TRIM9基因的小干扰RNA及其用途
<160> 26
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 24
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
gcuccguucu gacgccgaca gacg 24
<210> 2
<211> 24
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
cgucugucgg cgucagaacg gagc 24
<210> 3
<211> 25
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
acuauccuuc gcaagacccu uccuc 25
<210> 4
<211> 25
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
gaggaagggu cuugcgaagg auagu 25
<210> 5
<211> 20
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
ctcaacgccg tcaccaaaac 20
<210> 6
<211> 20
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 6
cgagagcgtc ttgagtgtgt 20
<210> 7
<211> 19
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 7
ccctgttcca gccctcatt 19
<210> 8
<211> 19
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 8
ggatgtccac gtcgcactt 19
<210> 9
<211> 20
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 9
ctgctgcgag tcaaggtatg 20
<210> 10
<211> 20
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 10
aggtactggc tgctctactg 20
<210> 11
<211> 21
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 11
cggcaggtgt ccacagattc g 21
<210> 12
<211> 21
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 12
gcagacggtg tcgttcaagc a 21
<210> 13
<211> 20
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 13
accagggcca aggaaactat 20
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<211> 20
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
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gcagcatttg tcgtttgagg 20
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<211> 22
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
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gttcgagctg ttaggacact ac 22
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<211> 21
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
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catgcgaccc ctgaagtata g 21
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<211> 19
<212> DNA/RNA
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cccacagtgc caggctcaa 19
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<211> 20
<212> DNA/RNA
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<400> 18
tgctggcttc tcctctgatg 20
<210> 19
<211> 21
<212> DNA/RNA
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<400> 19
atttatggag aaacggagac g 21
<210> 20
<211> 20
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 20
atttgctgcg ggtgttggac 20
<210> 21
<211> 20
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 21
caagaactgg gtgtgcatcg 20
<210> 22
<211> 20
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 22
tccacagacg ttcttgccat 20
<210> 23
<211> 16
<212> DNA/RNA
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<400> 23
ggcttagccc cttaca 16
<210> 24
<211> 20
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 24
gacccatacc tacaaataac 20
<210> 25
<211> 20
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 25
atcccgacct attagtactc 20
<210> 26
<211> 22
<212> DNA/RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 26
ttatcctttc aatgcagaac aa 22
Claims (7)
1.一种靶向斑节对虾TRIM9基因的小干扰RNA,其特征是,正义链序列为5’-GCUCCGUUCUGACGCCGACAGACG-3’,反义链序列为5’-CGUCUGUCGGCGUCAGAACGGAGC-3’。
2.权利要求1所述靶向斑节对虾TRIM9基因的小干扰RNA作为斑节对虾TRIM9基因检测试剂的应用。
3.权利要求1所述靶向斑节对虾TRIM9基因的小干扰RNA作为斑节对虾TRIM9基因抑制剂的应用。
4.权利要求1所述靶向斑节对虾TRIM9基因的小干扰RNA作为斑节对虾抗副溶血弧菌感染药物的应用。
5.权利要求1所述靶向斑节对虾TRIM9基因的小干扰RNA作为抗菌肽基因激动剂的应用。
6.包含权利要求1所述靶向斑节对虾TRIM9基因的小干扰RNA的试剂盒。
7.根据权利要求6所述的试剂盒,其特征是,还包括转染试剂和RNasefree无菌水。
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Citations (1)
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CN113461814B (zh) * | 2021-06-28 | 2022-05-27 | 西北农林科技大学 | 特异识别副溶血性弧菌的纳米抗体、重组载体、宿主细胞及其应用 |
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