菌株Thermus sp. TibetanG7对铯的吸附: 热泉铯硅华形成过程中生物成矿作用的征兆

从西藏温泉中分离出了一株菌株Thermus sp. TibetanG7, 检验了它对铯的吸附能力. 同时模拟了热泉中的环境条件, 检测了钠、钾离子和不同的钾离子培养条件对吸附的影响, 以探讨菌株Thermus sp. Ti-betanG7在铯硅华形成过程可能起的作用. 结果显示: 尽管钠和钾离子都对菌株吸附铯有一定的影响, 但是菌株仍然显示了一定的吸附铯的能力, 在钠和钾抑制试验中的单位吸附量分别达到了53.49和40.41 μmol 铯/克干重菌体. 菌株能较快的吸附铯, 在5 min时间内完成了总吸附量的40%~50%. 同时还发现, 钾离子缺失体系培养的菌体能吸附更多的铯. 菌株Thermus sp. TibetanG7在热泉中对铯的聚集起了重要的作用. 最后探讨了菌株在铯硅华形成过程中的作用, 提出了铯硅华成矿的物理化学和生物成矿模式     

阿维链霉菌种内原生质体融合选育仅产阿维菌素B的高产菌株

在阿维菌素的8个组分中, B1组分具有最高的杀虫活性, 且毒性最小, 被广泛应用于农业和畜牧业生产. 本研究对两株阿维链霉菌(阿维菌素高产菌株76-05和仅产阿维菌素B不产寡霉素的基因工程菌73-12)进行了种内原生质体融合, 用以选育仅产阿维菌素B不产寡霉素的高产菌株, 获得了两株具有双亲优点的重组菌株F23和F29. 两重组菌侏均只产阿维菌素B组分不产寡霉素, 而且阿维菌素的产量有很大的提高, 分别是亲本菌株76-05产量的84.20%和103.45%, 是亲本菌株73-12的2.66和3.50倍. F23和F29均为遗传稳定的原养型菌株, 与亲本菌株高产菌株76-05相比, F29对发酵条件比较宽容. F23和F29高产阿维菌素B不产阿维菌素的其他组分和寡霉素的特性有利于阿维菌素的生产, 而菌株F29对发酵条件相当宽容更有利于其在工业生产中的应用.     

酶法体外建立天冬氨酸酶基因的随机突变库

L-天冬氨酸酶(EC 4.3.1.1)是一种重要的工业用酶,用于酶法生产L-天冬氨酸。近年来,全世界对L-天冬氨酸的需要量稳定增长,因此,对该酶的理论与应用研究已引起广泛的重视,1984年Guest等报道了E.coli K-12菌株的天冬氨酸酶基因的克隆;1985年了akagi等报道了E.coli W菌株的天冬氨酸酶基因的克隆和核苷酸顺序,克隆株比原始菌株的酶活力提高2—3倍;1986年Woods等报道了E.coli K-12菌株的天冬氨酸酶的氨基酸顺序.并将含有天冬氨酸酶基因的质粒转化E.coli 294中,细胞酶活力提高约30倍;     

普通野生稻(Oryza rufipogon)内生固氮菌多样性及高固氮酶活性

从广东博罗、惠来和海南陵水县普通野生稻中分离到37株内生固氮菌, 并测定其固氮酶活性. 经固氮酶基因(nifH)的PCR扩增检测, 37株内生固氮菌均能扩增出固氮酶基因(nifH)片段. 在80%相似性水平上, IS-PCR指纹图谱聚类分析得到8个类群(Ⅰ~Ⅷ). SDS-PAGE全细胞蛋白电泳聚类分析与IS-PCR的聚类结果相似. 对各类群相应代表菌株(Ls13, Ls8, BL1, BL12, HL6, Ls4)进行脂肪酸含量和成分比较, 结果表明, 这些菌株的脂肪酸成分和含量具有较大的差异. 16S rDNA序列分析表明, 类群Ⅰ~Ⅶ的菌株均属于肠杆菌科(γ-变形菌纲), 其中类群Ⅰ和Ⅱ的菌株属于克雷伯氏菌属不同种群; 类群Ⅲ菌株Ls8与成团泛菌(Pantoea agglomerans)的相似性为96%, 可能代表该属内的一个新种或一个新属; 类群Ⅳ和类群Ⅴ的菌株代表肠杆菌属的不同种群; 类群Ⅵ菌株Ls4和Ls9与无丙二酸柠檬酸杆菌(Citrobacter amalonaticus)有98%的相似性; 类群Ⅶ菌株Ls15与成团泛菌关系最近, 有97%相似性, 属于泛菌属; 类群Ⅷ属于Ideonella属(β-变形菌纲). 这些表明普通野生稻内生固氮菌具有较大的多样性, 且部分菌株具高固氮酶活性, 达42.52 ?mol C2H4·mL^-1·h^-1. 水稻接种实验表明内生固氮菌能明显促进水稻生长.     

猪链球菌全基因组序列比较分析

2005年, 在四川局部地区爆发的人感染猪链球菌疫情导致200多人感染, 30多人死亡. 为了研究猪链球菌的致病机理, 以达到防止细菌传播和人畜感染的目的, 对已测序的猪链球菌(Streptococcus suis)的2个菌株(P1/7, 89-1591)进行了全面的功能注释和分析. 猪链球菌P1/7的基因组全长为2.007 Mb, 共有1969个可读框(ORF), 而部分测序的猪链球菌 89-1591序列包含在177个连接群(contig)中, 长为1.98 Mb, 含有1918个ORF. 两菌株基因组比较结果表明, 其平均编码区(CDS)的长度非常接近. 在所有ORF中, 同源ORF数为1306个. 两菌株中可能的毒性因子大多数具同源性. 但也存在例外, 如在P1/7中存在于一个基因岛内, 编码与毒性相关的荚膜多糖的11个毒性因子(CPS2A-2K)中, 4个基因cps2A, 2B, 2I, 2J未在89-159菌株中发现. 同时, P1/7中编码细胞外因子(EF)和溶血素(Haemolysin)的基因也未在89-159菌株中发现. 另外, 两菌株中与DNA复制、修复及重组相关的基因组成上存在着明显的差异, 并且在表面蛋白质组成上也同样存在着一定的差异. 这些特性表明两菌株为了适应不同的环境压力而演化出特有的功能单位, 暗示着2个菌株在毒性机理上存在着一定的差异. 以上分析结果为系统地研究猪链球菌以及防治、疫苗的开发、治疗药物的设计提供了广泛的基因组学信息.     

合成微生物组:当“合成生物学”遇见“微生物组学”

合成微生物组是指运用合成生物学方法构建的功能菌群.合成微生物组以代谢通路模块化为核心特征,每个代谢模块的工作由一个菌株完成,从而实现多个菌株的分工与合作.与单菌株相比,合成微生物组具有降低菌株代谢负担与遗传改造难度、提供多样的元件表达平台、实现"即插即用"的模块替换等优势.在合成生物学与微生物组学快速发展、交汇融合的影响下,合成微生物组已成为近些年微生物领域新的研究热点,在生物合成平台化合物、复杂大分子以及生产生物燃料等方面具有广阔的应用前景.本文介绍了合成微生物组的设计原理与优势,总结了近些年的主要研究成果,阐述其目前面临的挑战与机遇,最后对其未来的发展进行展望.     

检测环境放射性和遗传毒性物质的耐辐射球菌生物传感器的构建

基于经遗传修饰的极端抗辐射细菌——耐辐射球菌, 构建了一个实时全细胞生物传感器, 以检测高放射性环境中的放射性物质和遗传毒物. 把加强型绿色荧光蛋白(eGFP)连接到耐辐射球菌中一个可受DNA损伤诱导调控的关键基因——recA基因的启动子后, 所得到的融合DNA片段(PrecA-egfp)由质粒携带转化入耐辐射球菌R1菌株, 从而最终获得了生物传感器菌株DRG300. 这个改造过的菌株可以在recA基因启动子的引发下表达eGFP荧光蛋白, 从而发出荧光. 根据耐辐射球菌活细胞中荧光强度和eGFP蛋白表达量之间的相关性, 我们发现在DRG300菌株中荧光的产生量同DNA损伤因子(如 g射线和丝裂霉素C)之间有很显著的剂量相关性. 同以前报道的全细胞传感器相比, 本研究构建的这个重组菌株同时具有广阔的剂量探测范围和较高的灵敏度. 研究结果表明, DRG300可作为一个潜在全细胞生物传感器, 基于此构建的检测系统, 可以用来实时监测环境中放射性和毒性污染物所造成的生物学危害.     

基因组揭示结核杆菌耐药性根源

尽管有几十年的抗生素研究历史,结核病的抗性菌株却变得越来越多,这极大地限制了人们对治疗药物的选择.在2010年,至少有65万例病人对两种最有效的一线抗生素药物有耐药性.2012年,作为这种疾病的致病菌,完全耐药和治疗无效的结核分支杆菌菌株在印度被检测了出来.     

节杆菌PJ3基因组中发现2,3-二羟基联苯双加氧酶基因

从污水中分离出一株以咔唑为惟一碳源和氮源生长的菌株PJ3, 用 16S rDNA 鉴定为节杆菌(Arthrobacter sp), 构建了PJ3菌株基因组文库并获得一株阳性克隆JM109 (pUCW402). 通过GenSCAN软件和BLAST分析发现, 在插入pUCW402的外源片段(3360 bp)中存在一个由933 bp片段编码的2,3-二羟基联苯双加氧酶基因. 进化分析表明, 从PJ3来源的2,3-二羟基联苯双加氧酶在进化树上形成一个独立的分支. Southern杂交进一步证实, 编码该酶的基因定位于节杆菌PJ3的基因组DNA上. 为了鉴定该基因的生物学功能, 构建了BL21 (pETW-8)重组菌株. 与菌株JM109 (pUCW402)和PJ3相比, 2,3-二羟基联苯双加氧酶的表达水平在BL21 (pETW-8)中最高. 酶活分析表明, 2,3-二羟基联苯双加氧酶不具有绝对专一性, 对2,3-二羟基联苯的催化能力高于邻苯二酚. 因此推测PJ3菌株对芳香族化合物降解过程中, 2,3-二羟基联苯双加氧酶主要负责催化双环化合物的降解.     

苏芸金芽孢杆菌kurstaki HD-1变种δ内毒素基因在大肠杆菌中表达

1987年Vaeck和Fischpoff分别将苏芸金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis简称B.t.)的δ内毒素基因转移至烟草及番茄中,得到了转基因植株,表达出δ内毒素对烟青虫等鳞翅目害虫作用。从此,植物杀虫基因工程的研究进入了一个新的阶段。 B.t.kurstaki HD-1菌株是一个毒杀鳞翅目害虫的优良菌株,在中国早已应用于B.t.菌剂的生产,对于防治蔬菜、玉米、棉花、松树等鳞翅目害虫效果显著。     

冰核细菌Pseudomonas syringae是否可以影响大气的冰核核化过程

近年来,大量的研究表明:生物气溶胶作为有效云凝结核与冰核在大气物理和化学过程中发挥着重要的作用.环境大气和云水样品中,冰核活性细菌Pseudomonas syringae的可培养菌株已经成功地被分离筛选出来.其在大气云物理过程尤其是降水过程中的重要作用也已经成为当前国际大气生物气溶胶气候效应研究的热点.本研究采用液滴冻结实验技术,测试了当前已被确定含有冰核活性菌的3种菌属即假单胞菌属(Pseudomonas)、欧文氏菌属(Erwinia)和黄单胞菌属(Xanthomonas)的代表性标准菌株(P.fluorescen,E.uredovora,X.campestris和P.syringaepv.panici),和被证实具有冰核活性的细菌菌株(P.syringaepv.lachrymans)的菌悬液液滴的冻结温度.结果显示:所测试的目前国际公认的冰核活性细菌属的标准菌株P.syringaepv.panici,P.fluorescen,E.uredovora,和X.campestris并不具备冰核活性,被测细菌菌悬液(OD600=0.25,数浓度108cells/mL)的液滴冻结温度分别是:20.3±2.3℃,21.8±2.3℃,20.8±3.4℃和19.9±3.3℃,与超纯水液滴的冻结温度(20.8±2.7℃)差异不大;而相同浓度下,P.syringaepv.lachrymans(ps1-10)菌株的冻结温度是5.0±0.8℃,具有显著的冰核活性.ps1-10菌株液滴平均冻结温度随着菌悬液浓度梯度降低的变化特征表明,当菌液浓度低于105cells/mL时,菌液液滴冻结温度明显降低,当菌液浓度低于104cells/mL时,菌液液滴与无冰核活性的液滴冻结温度接近.由此本文提出疑问:冰核细菌P.syringae是否能以浸润核化活性在大气真实环境中的冰核异质核化过程中起到重要作用,还是存在其他的作用机制?     

一株分离自新疆天池寡营养环境的糖丝菌(Saccharothrix sp PYX-6)降解芘的特性

从没有被芳烃污染的新疆天池采集的水样中分离得到一株能够以蒽、菲、芘为惟一碳源和能源的菌株, 并编号为PYX-6.通过对其形态、生理生化特征、细胞壁组分、脂肪酸组成、DNA分子(G + C)摩尔百分含量及16S rDNA 序列同源性比较发现, 菌株PYX-6为Saccharothrix sp.对菌株PYX-6以芘为惟一碳源生长和底物降解的研究结果表明, 0.005%酵母膏对细胞生长和芘降解具有明显的促进作用, 细胞生长和底物降解的最佳pH和摇床转速分别为pH 6～8和200 r/min, 细胞生长比底物消失稍迟.对降解过程中间代谢产物进行质谱分析表明, 邻苯二甲酸是芘降解的中间代谢产物, 说明Saccharothrix sp PYX-6 的降解途径不同于过去报道的Mycobacterium sp PYR-1 的降解途径.     

固氮斯氏假单胞菌四碳二羧酸转移酶DctPQM的跨膜结构分析与功能研究

固氮斯氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)A1501四碳二羧酸转移酶系由dctPQM基因编码. 基因序列和结构分析表明, dctP, dctQ和dctM紧密连锁, 并在核苷酸和氨基酸水平上与自生固氮菌棕色固氮菌的四碳二羧酸结合蛋白基因dctP和转运蛋白基因dctQM高度同源. 经分析表明, DctP不含跨膜区, DctQ包含5个跨膜区, DctM包含12个跨膜区. 为验证四碳二羧酸转运系统对固氮能力的增强作用, 将含有完整dctPQM基因的DNA片段连接在自杀性转移质粒载体pSZ21的Tn5转座区域中, 获得重组质粒pSZY6. 采用三亲接合方法, 经Tn5转座作用将dctPQM基因随机插入到野生型菌株A1501的染色体上, 构建了重组菌株A-142. 经nptⅡ基因的PCR扩增实验证明, 该重组菌株确实携带了额外拷贝的dct结构基因. 该重组菌株以不同浓度的琥珀酸、延胡索酸和苹果酸(20, 10和5 mmol/ L)为惟一碳源生长时, 其固氮活性均明显高于野生型菌株A1501, 表明额外拷贝的四碳二羧酸转移酶系编码基因dctPQM能增强受体菌的固氮能力.     

人神经生长因子β亚基的基因在P.pastoris和E.coli中的表达

将hNGFB基因插入甲醇营养性酵母P .pastoris分泌表达载体pHIL S1和E .coli表达载体pET 15b中 ,相应转化P .pastorisGS115 (Mut+,His- )和E .coliBL2 1(DE3 ) .在不含组氨酸平板上生长的酵母转化子通过PCR进一步筛选阳性克隆 ,P .pastoris重组菌株的蛋白电泳表明发酵液中有特异表达带 ,扫描分析占细胞外泌总蛋白的 14 .4% ,Westernblotting证实该分泌蛋白具有hNGF的免疫活性 .E .coli重组菌株在IPTG的诱导下表达融合蛋白 .电泳扫描分析表达的融合蛋白占细胞总蛋白量的 10 .3 % ,Westernblotting检测表明具有免疫活性 .     

阴沟肠杆菌B8拮抗活性相关基因的克隆与分析

为研究具有广谱拮抗活性的阴沟肠杆菌B8的拮抗机理, 应用自杀性质粒pZJ25, 将Tn5转座到B8的染色体上, 筛选到2株拮抗活性丧失的菌株. 选择其中B8F突变株, 应用Tn5上的Kan^r基因作为标签, 对Tn5插入位点右侧的拮抗活性相关基因片段进行了克隆, 筛选得到质粒pTLF, 经亚克隆后测序, 获得F片段735 bp的序列. 提取原始菌株B8基因组DNA, 酶切后与PstⅠ接头连接, 应用接头引物和根据F片段设计的特异引物, 在F片段的左右两侧进行染色体步行, 获得了F片段(Tn5插入位点)左侧的1106 bp序列和F片段右侧的664 bp序列. 生物信息学分析显示, 获得的B8菌株拮抗相关基因序列包含3个ORF, 与Pantoea agglomerans的andrimid生物合成基因簇(基因GenBank登录号AY192157)有较高的同源性, 分别对应于admM, admN和admO共3个基因. 被Tn5插入破坏的ORF(命名为anrF基因)对应于admM (Polyketide 合酶基因), 插入位点位于终止密码前214 bp处. 由此证明, anrF基因与B8菌株的拮抗活性相关, 推测B8菌株产生的拮抗物质为andrimid.     

低毒力病毒CHV1 (Cryphonectria hypovirus 1)的水平传播受到病毒毒株的影响

观测到低毒力病毒CHV1在栗疫病菌(Cryphonectria parasitica)菌株间的水平传播受病毒毒株的影响. 实验室条件下对3个CHV1低毒力病毒在栗疫病菌各营养体亲和群菌株间进行了重复传播实验, 量化分析了3个病毒在相差1~2个vic基因位点时传播效率的差异. 结果表明, 不同的CHV1低毒力病毒具有不同的水平传播能力, 发现并使用传播能力更高的低毒力病毒, 将会显著提高对栗疫病的生物防治效率.     

稻瘟病菌新无毒基因AvrPi7的遗传及物理作图

稻瘟病是目前最具毁灭性的作物病害之一. 本研究通过由田间菌株CHL346和CHL42杂交得到的189个子囊孢子菌株构建的分离群体, 在亲本菌株CHL346中鉴定到了与水稻稻瘟病抗性基因Pi7对应的无毒基因AvrPi7. 为了确定AvrPi7位点的染色体位置, 本研究开发了一套基于稻瘟病菌测序菌株70-15全基因组序列的121个微卫星(simple sequence repeat, SSR)标记. 利用这些SSR标记对AvrPi7位点进行了连锁分析. 结果表明, 位于第1染色体的8个SSR标记与该无毒基因连锁, 其中2个最近的侧翼标记MS1-9和MS1-15分别距离AvrPi7位点3.2和16.4 cM. 为了进一步完成该位点的精细作图, 在MS1-9和MS1-15的侧翼区域进一步开发了8个SSR标记和3个候选无毒基因(candidate avirulence gene, CAG)标记. 通过对这些标记的连锁分析, AvrPi7位点被界定于标记MS1-21和MS1-22之间1.6 cM的区域内, 并与标记CAG2共分离. 为了构建该无毒位点的物理图谱, 通过生物信息学分析(bioinformation analysis, BIA), 将与该基因连锁的分子标记分别着陆于参考菌株70-15的超重叠群(supcontig)上. AvrPi7位点最终被界定在标记MS1-21和MS1-22之间的75 kb区段内. 本研究的结果对于进一步了解真菌中普遍存在的重组不平衡和部分二倍体等现象, 以及对该基因进行克隆及其功能研究具有重要意义.     

紫花苜蓿根际氢氧化细菌对小麦的促生作用与促生机制

从紫花苜蓿根际土壤分离出8株氢氧化细菌, 测定其对小麦生长的促进作用, 通过小型栽培实验对萌发的小麦进行表征, 并利用ACC脱氨酶法和铁载体检测实验对促生机制进行了初步研究. 结果表明, 菌株WMQ-7, FMG-3, FMG-5对小麦的促生作用显著, 根长和苗长均比对照增加50%和30%以上; 小麦种子的根上部分干重平均值比对照分别增加95.24%, 57.14%, 47.62%; 成熟的小麦麦粒数均比对照多1倍以上. 菌株WMQ-7既为ACC脱氨酶阳性又为铁载体阳性, ACC脱氨酶活力为0.671 U/μg, 铁载体在404 nm处有明显的吸收峰, 吸光值为0.834, 经检测其产生的铁载体的量为7.1996 µg/mL并确定该铁载体类型不是儿茶酚型. 因此推测, 菌株WMQ-7对小麦的促生作用机制可能与ACC脱氨酶活性和铁载体阳性有关.     

苜蓿中华根瘤菌烯脂酰ACP还原酶基因fabI1的功能研究

我们先前的工作表明, 苜蓿中华根瘤菌的烯脂酰ACP还原酶基因fabI1在nifA突变根瘤中表达水平降低. 本研究构建了fabI1的定点插入突变体. 与野生型相比, 突变菌株的生长速度变慢, 在高浓度NaCl培养基上的生长能力降低. 在半固体培养基上, 该突变体的涌动能力完全丧失. 在共生过程中, 突变菌株在宿主植物上延迟结瘤, 形成根瘤的能力下降. 虽然苜蓿中华根瘤菌中的烯脂酰ACP还原酶基因fabI2的序列与fabI1有66%的一致性, 但fabI2不能恢复fabI1突变体的表型, 揭示了这两个基因在功能上的差异.     

从大豆疫霉菌ESTs中发掘SSR标记

通过对5800条大豆疫霉菌EST进行电子查询, 在369条EST中发现415个SSR. 在筛选的EST序列中SSR平均密度为每 8.9 kb含有1个SSR. 在鉴定的SSR中, 三核苷酸重复基元的SSR类型最多, 占鉴定总数的50.1%, 四核苷酸重复基元的SSR类型最少, 为8.2%. 设计40个SSR引物对对5个大豆疫霉菌菌株基因组DNA进行PCR扩增, 有33个引物对扩增出SSR特征条带, 其中有28个引物对扩增出在预期片段大小范围之内的条带. 在33个功能性引物对中, 有15个引物对在5个大豆疫霉菌菌株间扩增出多态性, 多态性引物对占45.5%. 基于SSR标记进行聚类分析, 可将5个检测大豆疫霉菌菌株划分为不同的3个组. 本研究建立了大豆疫霉菌的SSR标记, 为大豆疫霉菌及相关属种的鉴定、遗传变异、分子作图等研究提供了一种更加有效的分子标记系统.