阿维链霉菌中转录因子AveR对阿维菌素生物合成的正调节

aveR是阿维链霉菌NRRL 8165阿维菌素生物合成基因簇中唯一可能的调节基因.为了验证aveR是否参与阿维菌素生物合成基因的转录调节,构建了用于敲除aveR的基因置换质粒pJTU2530,并通过接合转移引入了阿维链霉菌.通过筛选ThioSAprR转化子,经聚合酶链式反应(PCR)扩增验证,获得了aveR内部1 320 bp区域被阿泊拉霉素抗性基因aac(3)IV替换的突变株ZD10.高压液相色谱检测表明,与野生型菌株相比,突变株ZD10不再产生阿维菌素,并且ZD10中寡霉素的产量明显高于野生型菌株.进一步的反转录PCR(RT-PCR)分析表明,与野生型菌株相比,突变株ZD10的聚酮合酶基因aveA3不再转录.结果显示,AveR是阿维菌素生物合成的正调节因子,通过调节结构基因的转录表达来影响阿维菌素的产生.     

林可霉素生物合成基因lmbU的敲除及其遗传回补

利用DNA同源重组原理敲除S.lincolnensis NRRL 2936中lmbU基因,筛选获得该基因缺陷株S.lincolnensis JLUa2,其不具备林可霉素生物合成能力.利用构建的不同重组质粒转化缺陷株,发现含有质粒pHBUYX335的缺陷株重新获得了林可霉素生物合成能力.单一回补下游基因lmbY和lmbX不能使缺陷株重新恢复林可霉素合成能力;而同时回补lmbU基因和下游基因lmbY和lmbX却能回补这种缺陷,缺陷株林可霉素合成能力的丧失不仅是由下游基因的破坏而引起,证实了lmbU基因是林可霉素生物合成的关键基因.根据不同重组质粒上装载的基因片段性质推测了lmbU基因可能的启动子.     

林可霉素产生菌林可链霉菌高产菌株的选育：Ⅰ.摇瓶初筛

本课题是利用抗生素抗性与产量之间的相关性进行林可菌素产生菌林可链霉菌高产菌株选育。本次实验以湖北制药厂五分厂生产上使用的林可链霉菌８０＾＃菌株为出发菌株，用紫外线与氯化锂进行复合处理，在含林可霉素的平板上筛选出林可霉素抗性有所提高的突变株，再经摇瓶初筛，得到五株摇瓶效价有大幅度提高的突变株。     

井冈霉亚基胺A高产突变株的构建

通过接合转移将一个带有阿泊拉抗性基因和双交换臂的穿梭质粒pJTU609导入井冈霉素高产菌株吸水链霉菌井冈变种(Streptomyces hygroscopicus var.jinganggensis)DX546中,将负责井冈霉素A生物合成最后一步糖基转移中的糖基转移酶基因valG置换突变,多聚酶链式反应结果显示valG被阿泊拉霉素抗性基因成功置换,通过高压液相色谱检测证实突变株的发酵产物中井冈霉亚基胺A的产量得到大幅提高.     

林可霉素菌种选育及摇瓶培养基的优化

以林可霉素生产菌L10-18林可链霉菌(Streptomyces linloinensis)为出发菌株,采用紫外线(UV)、甲基磺酸乙酯(EMS)进行双重复合诱变处理,以终点产物林可霉素的产率为选择压力进行菌株筛选,结果表明,诱变得到的林可霉素抗性突变株L13-6-3发酵水平比出发菌株提高14.1%.再经过培养基优化,其组成为葡萄糖12 g/L,豆饼粉3.0 g/L,(NH_4)_2S0_40.6 g/L,玉米浆0.2 g/L的条件下,诱变菌株发酵水平再提高5.2%.     

aurT基因对金褐霉素生物合成的调控及其作用机制

通过分子克隆技术获得了金褐霉素生物合成基因簇中新基因aurT(Genbank登录号:MH247109.1),并利用高效表达、基因敲除、高效液相色谱(HPLC)和生物信息学技术分析了aurT基因功能及其对金褐霉素生物合成的调控作用,以期为提高金褐霉素发酵产量奠定理论基础。研究结果表明:AurT属于RhtB家族调节因子,是金褐霉素生物合成的氨基酸转运蛋白;aurT基因高效表达菌株(♂aurT)的金褐霉素产量增加了1.3倍;aurT基因敲除菌株(ΔaurT)的金褐霉素产量减少了65%,但金褐霉素的产量没有完全被抑制,说明aurT对金褐霉素生物合成的调控过程不同于途径特异性调控基因aurJ3M。比较了4种不同的PI因子结构类似物(1,2-丙二醇、丙三醇、乙二醇、三乙醇胺)对金褐霉素合成的调控作用,结果表明:0.4 mL的丙三醇对金褐霉素生物合成的调节效果最佳;发酵时间达到96 h时,外源添加丙三醇后,ΔaurT菌株的金褐霉素产量为784μg/mL,而未添加的产量为244μg/mL;进一步通过RT-PCR反应验证在野生型菌株培养中添加丙三醇后,增加了aurT基因的转录水平和表达,说明PI因子结构类似物与基因簇中的特异性受体结合并启动了相关基因的表达,aurT是通过介导PI因子的胞外运输来参与金褐霉素的生物合成与调控的。     

Lactococcus lactis N8 fhuR基因的突变及其生物学功能的研究

利用人工Mu转座技术获得Lactococcus lactis N8菌株的fhuR基因插入突变株(L.lactis N8:△fhuR).对突变株和野生株进行了nisin产量生物测定,nisin荧光定量检测以及nisin耐受性检测.结果表明突变株的生长情况、nisin总体产量、单个细胞nisin表达量以及菌体对nisin耐受性相对于野生株都明显降低.在培养基中补加甲硫氨酸和半胱氨酸可使该突变株的生长状态、nisin总体产量及菌体对nisin的耐受性水平得到不同程度的回复.乳酸菌Biolog和生化鉴定的结果显示突变株在一些营养物质的利用上与野生株存在着重大差异.这些结果表明fhuR基因在nisin生物合成过程中具有重要作用.     

StyS激酶自磷酸化对Pseudomonas putida B3中靛蓝生物合成的调节作用

在恶臭假单胞菌Pseudomonas putida B3中,靛蓝生物合成关键酶基因styAB上游存在一个二元调控系统StyS-StyR。StyS蛋白属于激酶家族,是磷酸化信号转导的重要媒介,但激酶StyS的自磷酸化传导机制对靛蓝生物合成的调节作用尚未探明,因此,研究以Pseudomonas putida B3中激酶蛋白StyS作为研究对象,发现了两个磷酸化结合位点,构建了磷酸化位点突变株。通过分析野生菌株P. putida B3、styS基因缺失菌株P. putida B3-ΔstyS、styS基因回补菌株P. putida B3-ΔstyS-8和磷酸化位点突变株P. putida B3-ΔstyS-1之间的靛蓝产量及酶活发现,P. putida B3产量为10.14mg/L,P. putida B3-ΔstyS-8产量为3.63mg/L,磷酸化位点突变菌株无激酶活性且失去了产生靛蓝的能力。结果表明,StyS自磷酸化作用在靛蓝发酵体系中起重要作用。研究结果将为靛蓝生物合成途径的进一步研究提供参考。     

MarR家族蛋白Orf17在自溶链霉菌格尔德霉素生物合成中的调控作用

格尔德霉素是自溶链霉菌产生的具有极强抗肿瘤活性的活性物质,但格尔德霉素生物合成的具体调控机制还不清楚.为了深入解析自溶链霉菌中格尔德霉素生物合成的调控机制,对其合成途径中一个MarR家族调控蛋白Orf17的功能及其调控作用进行了研究. HPLC分析显示,敲除了orf17基因的突变株中格尔德霉素的产量相比野生型降低,表明Orf17对格尔德霉素的生物合成起到了正调控作用;RT-PCR检测表明,在orf17突变株中与格尔德霉素合成相关的基因almAI、almF、almM、almH、almRⅠ、almRⅡ和almRⅢ的表达下降,表明这些基因的表达直接或间接地受到了Orf17的调控.进一步从orf17突变株中分离纯化出3个相比野生型产量升高的化合物,经鉴定为洋橄榄叶素及其衍生物.综上所述,Orf17在格尔德霉素生物合成中起到正调控作用,而对洋橄榄叶素的生物合成可能起到负调控作用.     

养禽场周围水环境中磺胺类抗性菌、抗性基因分布

为进行养禽场周围水环境中磺胺类抗性菌、抗性基因分布的研究,从3家养禽场多个区域水环境中分离的56株大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli),应用肉汤微量稀释法分析磺胺类药物敏感性,应用PCR方法检测磺胺类药物抗性基因。结果有18株(32.14%)磺胺类抗性菌,对利福平的耐受性最弱,对氯霉素的耐受能性最强;共检测到64个抗性基因,三个养禽场分别为:19(29.69%)、29(45.31%)、16(25.00%);分别为sul1 18(28.12%)、sul2 13(20.32%)、sul3 7(10.94%)、Int1 18(28.12%)、Int2 8(12.50%)。含一种抗性基因的菌株为1株、含2种抗性基因的菌株为1株、含三种抗性基因的菌株为6株、含四种抗性基因的菌株为5株、含五种抗性基因的菌株为4株,而1株无抗生素抗性的菌株检出抗性基因。结果表明在养禽场场内检测到抗性基因和抗性菌株数量较高、养禽场周围水环境中存在磺胺类抗性菌株,且具有多重抗性,可能对生态环境的产生一定的不良影响。     

阿特拉津降解菌Enterobacter sp.的基因差异分析

筛选并分析生物降解菌Enterobacter sp.在阿特拉津作用下的差异基因。以Enterobacter sp.BIDMC 29基因组为参考,利用高通量测序技术,对阿特拉津降解菌株和对照菌株进行转录组测序分析。结果表明,共有368个基因表现出显著差异,其中上调基因231个,下调基因137个。在差异基因GO富集分析的前30个条目中,尿嘧啶分解代谢、氮利用、硝酸盐同化、硫化氢生物合成、裂解酶活性和过氧化物酶活性等相关基因表现富集。Pathway分析显示,差异基因涉及70条代谢途径,与氮代谢、氨基酸合成和代谢、ABC转运蛋白、丙酮酸代谢等过程有关。菌株通过调节基因表达来提高对阿特拉津的降解能力,为进一步解析阿特拉津的代谢机制奠定基础。     

一株好氧反硝化菌的鉴定及脱氮特性研究

以筛选分离得到的好氧反硝化菌HG-7为研究对象, 经过16S rRNA同源性分析, 初步鉴定该菌株为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。对菌株HG-7反硝化功能基因的扩增结果表明, 菌体HG-7内存在好氧反硝化功能基因napA和nirK, 证实该细菌为好氧反硝化细菌。对菌株的脱氮特性和影响因素的研究表明, 以硝酸盐氮为氮源时, 菌株的最适碳源为乙酸钠和丁二酸钠, 最佳C/N比为6~10, 最适宜的温度范围为26~30℃。在上述条件下, 菌株HG-7的好氧反硝化活性较高, 48小时内对100 mg/L硝酸盐氮的去除率可达98%, 且在反应过程中亚硝酸盐氮积累量较低。以亚硝酸氮为唯一氮源时, 低浓度条件下可实现100%的氮素去除率; 高浓度条件下, 脱氮速率则受到明显的抑制, 对91.4 mg/L的亚硝酸盐氮氮去除率约为40%。因此, 将该菌株应用于废水的脱氮处理, 可实现氮素的有效去除, 具有潜在的应用价值。     

抗真菌抗生素高产菌株的推理选育及其发酵调控研究

探讨海洋霉菌M182菌株对自身次生代谢产物－抗真菌抗生素M182A抗性与该抗生素产量的关系;通过亚硝基胍、亚硝基胍加紫外线复合处理,选育到对该抗生素抗性有明显提高和抗生素发酵相对效价提高到244％的高产突变菌株。稳定性实验表明该突变株遗传稳定性良好。在液体发酵中,利用天然有机营养物质发酵效果优于合成化合物。合适的温度刺激能促进该物质的形成。     

一株产环己酰亚胺的链霉菌遗传操作研究

 对一株高产环己酰亚胺的链霉菌菌株系统进行遗传操作体系的建立研究,并初步探索了相关生物合成的基因.采用了接合转移,电击转化菌丝体和PEG介导的原生质体转化3种方法进行外源基因的导入实验.使用了7种配方差异较大的培养基进行发酵,并使用HPLC对发酵产物进行分析,摸索了合适的发酵及检测条件.最后通过依赖于λ-RED介导的PCR-targeting方法进行了可能参与环己酰亚胺生物合成的PKS基因片段的敲除.通过实验,最终确定了使用优化的接合转移方法并采用新鲜孢子能够有效地导入外源基因,获得了较高的转化效率(10^-6),成功确立了遗传操作体系,获得了合适的发酵条件和HPLC检测方法.在建立遗传操作体系的基础上,成功找到了负责该类化合物生物合成的PKS基因片段,为深入研究其生物合成机理并进一步通过遗传工程改良以获得新化合物及提高化合物产量打下基础,并为链霉菌遗传操作研究提供了新的参考.     

Evaluation of transgenic tobacco expressing two insecticidal genes to delay resistance development ofHelicoverpa armigera

The resistance ratio ofHelicoverpa armigera to Cry1 Ac insecticidal protein fromBacillus thuringiensis (Bt) is 13.1- and 3.02-fold after 18 generations of selection by transgenic tobacco expressing Bt or two (Bt and CpTI) insecticidal protein genes, in which the average corrected mortality for each selection treatments is about 60%. The mortality of selected population by transgenic Bt gene tobacco is significantly lower than the control strain when fed on transgenic tobacco plants. The mortaltty of the selected population by transgenic two genes tobacco was not significantly different from the control strain. This is the first experiment under laboratory condition which has proved that transgenic two genes tobacco could significantly delay resistance development ofH. armigera compared with one gene.     

菠菜抗坏血酸过氧化物酶基因家族的鉴定及表达分析

利用生物信息学分析方法,在菠菜全基因组中鉴定出了菠菜(Spinacia oleracea)抗坏血酸过氧化物酶(APX)家族成员,并对其理化性质、亚细胞定位、基因结构、保守基序、同源关系及基因表达进行了分析,发现菠菜中存在7个SoAPXs(SoAPX1～7)基因,并通过进化树分析将菠菜APX家族分为4类.基因结构分析发现该家族基因由5～9个外显子构成.亚细胞定位预测表明大部分菠菜APX蛋白定位在细胞质.实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)结果表明:SoAPXs在各个组织器官中呈组成型表达,其中SoAPX1和SoAPX3的组织表达模式相似,SoAPX4和SoAPX5相似,SoAPX2在新叶中表达最高,SoAPX7在雄花中表达最高.对经胁迫处理后的样品进行表达分析发现,低温胁迫与氧化胁迫对SoAPXs的表达均有诱导作用,盐胁迫与干旱胁迫也刺激了大部分SoAPXs的表达.这些结果表明:SoAPXs可能在菠菜的抗盐、耐寒、抗旱以及抗氧化过程中起作用,为后续深入鉴定APX家族成员的功能提供参考.     

嗜甲基细菌Serratia Marcescens NH8的筛选及其pqq基因的克隆

以甲醇为唯一碳源,从土壤中筛选获得一株长势优良的嗜甲基营养菌NH8,对其16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）,命名为Serratia marcescens NH8.通过下载数据库中pqq基因簇序列进行多重比对,设计PCR扩增引物,从Serratia marcescens NH8中成功克隆出吡咯喹啉醌（Pyrroloquinoline Quinone,PQQ）合成相关的pqq基因簇片段.该基因簇序列全长5 535 bp,由6个开放阅读框pqqA,pqqB,pqqC,pqqD,pqqE和pqqF组成,并且与Serratia marcescens WW4的pqq基因簇序列同源性为99%.同时,对pqq基因簇中各基因的结构与功能进行了分析,核酸序列分析结果表明pqqB,pqqC,pqqD,pqqE和pqqF基因构成细菌操纵子发挥作用.