木霉产生的β-1,3-葡聚糖酶

木霉产生的β-1,3-葡聚糖酶是防治植物真菌性病原菌的主要机制之一,它能降解真菌的细胞壁,本文着重介绍了β-1,3-葡聚糖酶分子生物学方面的特性,以及在生物防治和基因工程方面的研究进展.     

木霉产生的β-1,3-葡聚糖酶研究进展

木霉产生的β-1,3-葡聚糖酶是防治植物真菌性病原菌的主要机制之一，它能降解真菌的细胞壁。本文着重介绍了β-1,3-葡聚糖酶分子生物学方面的特性．以及在生物防治和基因工程方面的研究进展。     

木霉菌的几丁质酶与植病生防

木霉菌的几丁质酶是其防治植物真菌性病原菌的主要机制之一，它能降解真菌的细胞壁。木霉菌的几丁质酶具有结构和编码基因多样性。已经纯化的木霉菌几丁质酶有内切和外切几丁质酶，壳二糖酶和N—乙酰—β—D—葡萄糖胺酶。已经克隆的有编码33和42—KDa内切几丁质酶和编码73—KDa的N—乙酰—β—D—葡萄糖胺酶基因。42—KDa内切几丁质酶是目前研究最多的，已经用于转基因植物的培育；对它的表达和调控也有部分了解。     

木霉菌产生的葡聚糖酶和植物病害防治

木霉菌能够产生不同类型的葡聚糖酶，包括α-1，3-、β-1，3-、β-1，4-和β-1，6-葡聚糖酶，酶的产生受葡萄糖抑制，而为葡萄糖聚合体如真菌细胞壁所诱导。已经克隆了几个萄聚糖酶的编码基因。该酶是木霉菌产生的重要抑菌蛋白，能够与几丁质酶或抗生素协同抗菌，用于改良植物病害生物防治菌和植物。     

β-葡聚糖酶对β-1,3-葡聚糖的最佳酶解条件

研究β-葡聚糖酶对β-1,3-葡聚糖酶解的最佳条件.采用DNS显色法分别测定底物质量浓度、酶质量浓度、酶解的温度、pH值对酶解产物还原性糖质量分数的影响；在单因素基础上做正交优化试验,再对酶解时间进行考察.结果表明,最佳酶解条件为糖质量浓度1.4 mg/mL,酶质量浓度14 mg/mL,温度55℃,反应pH值为5.5,...     

水稻β-1,3-葡聚糖酶疏水簇特性的研究

研究了41个水稻β-1,3葡聚糖酶的疏水簇(HC)的结构特点、HC的疏水氨基酸的突变倾向、密码子使用类型与偏好、为同种氨基酸二连体组合编码的密码子二连体组合使用类型与偏好.研究结果显示,水稻β-1,3葡聚糖酶至少有20个保守性较高的基本的HC,HC内至少含有≥1个疏水核心或有≥2个高度保守的疏水氨基酸位点.HC内似乎有I易向L、V、F突变,M易向I、V突变,W易向F突变,而反向突变较难的倾向.HC中的疏水氨基酸位点和为丙氨酸（A）编码的密码子使用频率与水稻基因组的统计数据出现明显偏差,为部分同种氨基酸二连     

胶体金标记小麦与白粉病菌中β-1,3-葡聚糖酶底物的制备及定位

采用胶体金标记的方法，制备了β—1，3-葡聚糖酶胶体金探针，确定了标记时间和标记温度，对小麦与白粉病菌互作中β-1，3-葡聚糖酶底物的分布进行了标记和定位。     

黄曲霉产胞外β-1,3-1,4-葡聚糖酶的发酵条件优化

研究发现一株高产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的黄曲霉菌株,优化了其产酶条件并考察了粗酶潜在的工业应用价值。依次采用单因素法和响应面分析法优化该菌发酵产酶条件,得到其优化产酶条件:麸皮19g/L、磷酸氢二铵30g/L、吐温-60 21g/L、NaCl 5g/L、MgSO₄·7H₂O 0.5g/L、KH₂PO₄ 0.75g/L、培养基初始pH值8.0、培养温度38℃、培养时间6d。在此条件下,黄曲霉能够分泌的最高胞外β-1,3-1,4-葡聚糖酶酶活达155.9U/mL。水解研究发现,该酶能高效降解大麦粉和燕麦粉中的β-葡聚糖,并直接生成葡萄糖。这些结果表明,黄曲霉能高效分泌β-1,3-1,4-葡聚糖酶,且该酶具有较强的工业应用前景。     

产β—1，3—葡聚糖酶链霉菌菌株的筛选及其酶特性研究

从大白菜植株根际土壤中取样，通过茯苓粉琼脂培养基的透明圈试验，分离筛选到4株产β—1，3—葡聚糖酶的链霉菌菌株R8，R15，R31和AS。经比较发现，链霉菌菌株R15最早产生较明显的透明圈，且透明圈最大，澄清度最高，从R15菌株提取酶液，测定其分解β—1，3—葡聚糖的酶活力。结果表明，该酶作用的最适温度为55℃，最适pH为5．0；低于55℃，pH7．5以下，该酶较稳定；Fe^3 ，K^ ,Cu^2 ，Hg^2 对酶有抑制作用，而Ca^2 ,Fe^2 ，Ba^2 ，Mn^2 ，Al^3 及Zn^2 对酶有激活作用，抑菌圈试验表明，该酶对小麦纹枯病菌具有很强的抑制作用，抑菌圈宽度达15mm。盆栽防病试验结果表明，小麦种子经酶液处理后，病根率为34．51％，防病效果为64．28％。     

β-1,4-内切葡聚糖酶基因的克隆及其在大肠杆菌中的表达

运用选择性培养基LBCMC从环境土样中分离得到一株能利用羧甲基纤维素的芽孢杆菌Bacillus sp．NW-2004a，并运用“鸟枪”克隆法构建了其基因组文库，且从此基因组文库中筛选得到两个阳性克隆．对其中一阳性克隆中插入的DNA片段（命名为GLUD）进行序列测定，发现了一长度为2502bp的开放阅读框（ORF），可编码834个氨基酸．BLAST分析结果表明，该基因与Bacillus sp．KSM-S237来源的纤维素酶基因AB018420具86％相似性，所编码的多肽与Bacillus sp．KSM-64来源的β—1，4-内切葡聚糖酶具89％的相似性，故该基因是一新发现的β—1，4-内切葡聚糖酶基因．该序列已收录于Genebank，登录号AY663839．另外，以cpoI and NotI限制性内切酶双酶切衍生于质粒pGEX的大肠杆菌表达载体pHBM625，然后将经T4 DNA polymerase处理后的β-1，4-内切葡聚糖酶基因克隆至载体pHBM625中得到重组质粒pHBM625Glu，最后通过平板检测及SDS—PAGE凝胶电泳，均检测到该基因在大肠杆菌XL10-Glod中的表达．     

重组大肠杆菌产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的培养基优化

为了提高重组大肠杆菌(Escherichia coli)Rosetta(DE3)-pET-22-bgl-(kil-Km)的产酶能力,采用单因素试验研究了培养基碳源、氮源及碳氮比(摩尔比)对重组大肠杆菌Rosetta(DE3)-pET-22-bgl-(kil-Km)分泌表达重组β-1,3-1,4-葡聚糖酶H(A107-M)的影响.在此基础上,采用Box-Behnken设计法和响应面分析法对以上影响因素进行优化,得出最优培养基成分为(g/L):甘油10.01,酪蛋白胨12.03,酵母粉24,NaCl 10,(NH4)2SO44.77,KH2PO42.31,K2HPO412.54.在     

瑞氏木霉β-内切葡聚糖酶的纯化及其部分酶学性质研究

 利用盐析、SephadexG-75和DEAE-SephadexA50层析,从瑞氏木霉TrichodermareeseiQM9414发酵液中纯化了2个具有β-内切葡聚糖酶活性的组分Eg1和Eg2,分子质量分别为65.47ku和57.04ku.其最适温度分别为50℃和55℃,最适pH分别为4.8和5.0,米氏常数Km分别为3.76×10^-2g/L和4.20×10^-2g/L.根据其酶学性质,这是一类不同于已有的β-内切葡聚糖酶,为瑞氏木霉T.reeseiQM9414所产β-内切葡聚糖酶的进一步研究奠定了基础.     

β-1,4-内切葡聚糖酶基因在毕赤酵母中的表达研究

根据芽孢杆菌β-1,4-内切葡聚糖酶基因序列设计引物,以pHBM102为模板,扩增得到β-1,4-内切葡聚糖酶GluD基因片段,克隆至毕赤酵母(Pichia pastoris)表达载体pHBM905上,获得重组毕赤酵母表达载体pHBM905D,将此质粒分别转化毕赤酵母GS115,KM71和SMD1168菌株,筛选获得GS115(pHBM905D),KM71(pHBM905D),和SMD1168(pHBM905D),平板诱导培养表明,GS115(pHBM905D)所产生的水解圈最大,酶活力最高.摇瓶诱导培养,表达β-1,4-内切葡聚糖酶,此酶的最适反应温度为65℃,最适反应pH值6.4,在诱导8 d后酶活力达到最高为0.185 8 U/mL.     

多孔陶瓷和浮石载体固定化重组大肠杆菌表达β-葡聚糖酶

分别以多孔陶瓷和浮石为载体吸附法固定重组大肠杆菌(Escherichia coli JM 109-pLF3)表达β-葡聚糖酶.研究了载体量、转速、温度、pH等条件对固定化细胞产酶的影响.结果表明,以多孔陶瓷和浮石为载体固定化细胞发酵可以大大提高产酶效率,二者均可有效吸附重组大肠杆菌,发酵液的酶活分别达到97 U/mL和73 U/mL,比悬浮液体发酵提高了2~3倍;载体量、转速、温度对产酶的影响较大,多孔陶瓷和浮石的最佳装载量分别为20 g/100 mL培养基和8g/100 mL培养基,最佳转速为200 r/min,最佳培养温度为37℃;发酵液pH值对细胞产酶的影响较小,pH值6.0~8.0之间发酵液的酶活力变化不大.重复批次发酵结果表明,固定化发酵具有良好的重复使用能力,在连续10批次实验中,多孔陶瓷载体和浮石载体固定化发酵的酶活力分别不低于91 U/mL和72 U/mL.     

pH值对纤维素酶系内切β-葡聚糖苷酶活力影响的酶催化动力学模型

pH值是影响酶催化反应速率的重要因素之一，建立动力学模型有助于定量分析酶解反应。经典的“三状态”动力学模型未考虑pH值对底物解离状态的影响及产物抑制的作用，该文对“三状态”动力学模型进行改进。在一系列假设基础上提出绿色木霉产纤维素酶水解羧甲基纤维素钠（CMC-Na）的反应机理，建立了pH值对纤维素酶系内切β-葡聚糖苷酶活力影响的动力学模型，推导出反应速率表达式。Lineweaver-Burk作图法求得内切β-葡聚糖苷酶水解CMC-Na在不同pH的动力学参数：K＇m和V＇max，试验最佳初始pH值与模型计算pH值符合，从而模型得以验证。     

啤酒废酵母中RNA和β-(1,3)-D-葡聚糖的综合提取

为实现RNA和β(1,3)-D-葡聚糖的综合提取,通过碱-酶提取法和优化稀碱提取条件,研究了温度、NaOH质量分数对RNA提取的影响.结果表明:温度为100℃,NaOH质量分数为4％时,提取率为7.65％,纯度为70.24％.进一步比较中性蛋白酶和碱性蛋白酶对β-(1,3)-D-葡聚糖提取的影响,发现中性蛋白酶得到的产物较多,纯度较高,实验结果为进一步的工业化生产奠定了基础.     

β葡聚糖酶杂合基因bglHAM的克隆及在P.pastoris中的表达

采用PCR的方法,以Bacillus macerans总DNA为模板,构建出β-1,3-1,4葡聚糖酶杂合基因bglHAM,与巴斯德毕赤酵母表达载体pPIC9K重组,得到重组质粒pPIC9K-HAM,电脉冲转化法转化酵母菌GS115,KM71,在MM,MD平板上筛选表型,YPD-G418平板上筛选多拷贝重组子,重组菌株经甲醇诱导后,刚果红平板染色法检测到β-葡聚糖酶活性,SDS-PAGE证明表达产物的分子量约为24kD,摇瓶诱导培养筛选到的重组菌株,胞外每mL发酵液最高酶活达240U。     

纺织用嗜热内切-1,4-β-葡聚糖酶在大肠杆菌中的重组表达、纯化与酶学性质

首先从Pyrococcus horikoshii中克隆出编码热稳定性的内切纤维素酶基因,以载体pet21a为表达质粒,构建重组质粒pet21a-1171,并转化至大肠杆菌BL21(DE3)plys中进行表达,目的基因得到明显的可溶性表达,通过加热变性处理和离心后,重组酶纯度达到80%以上,随后对加热处理后的粗酶液进行简单酶活测定,结果表明,最适反应温度为95℃,与国外文献报道相一致,嗜热内切-1,4-β-葡聚糖酶成功得到重组可溶性表达。     

一株拮抗芽孢杆菌的分离鉴定及其β-1,4-葡聚糖酶基因的克隆

 植物真菌病害是影响农业生产的主要因素之一,连作栽培导致病害逐年加重,为获得能够抑制病原真菌的生防菌以解决真菌病害防治难题,通过平板对峙实验及分子鉴定、抑菌活性物质分析、葡聚糖酶基因克隆及分析,获得一株对多种植物病原真菌具有显著抑制作用的芽孢杆菌,菌株编号为L103。16S rDNA及看家基因序列分析表明,该菌株为巨大芽孢杆菌,羧甲基纤维素钠平板筛选及刚果红染色实验发现该菌具有很强的产纤维素酶(CMC酶)的能力,根据GenBank中巨大芽孢杆菌内切葡聚糖酶基因(HM130670.1)序列设计引物,将扩增得到的1482bp大小的片段克隆到载体pMD18-T上,测序并通过GenBank数据库BLAST分析显示该序列与一株Bacillus sp. HB102的内切β-1,4-葡聚糖酶基因序列一致性达到95%,而与Bacillus subtilis的β-1,4-内切葡聚糖酶基因一致性为85%,进一步分析该菌株产生的抗病活性物质并对其进行改良将为该菌在今后的真菌病害防治应用中提供理论基础。     

黑蛋巢菌属和红蛋巢菌属真菌的5种水解酶活性测定

通过测定黑蛋巢菌属9个菌株和红蛋巢菌属6个菌株的几丁质酶、β-1, 3葡聚糖酶、纤维素酶、木聚糖酶和木质素过氧化物酶共5种水解酶活性,为评价和合理利用鸟巢菌资源提供依据。结果表明,所有菌株均具有以上水解酶活性,同一种水解酶的活性在不同菌株之间以及同一菌株的不同水解酶活性差异显著。其中红蛋巢菌134表现出最大的几丁质酶活性,达到122.1 U/mL;黑蛋巢菌24的β-1, 3葡聚糖酶活性最强,达到143.7 U/mL;在25℃下培养,黑蛋巢菌185的纤维素酶活性最高,达到62.3 U/mL,35℃下培养,菌株185的纤维素酶活性也最高,达到了137.6 U/mL,所有菌株的纤维素酶活性在35℃培养4周比25℃培养2周要高;在25℃下培养时,菌株134的木聚糖酶活性最高,达到了464.8 U/mL,35℃培养4周时,菌株185具有最高的木聚糖酶活性,达到了745.6 U/mL,总体上木聚糖酶的活性在35℃培养4周高于25℃培养3周;黑蛋巢菌150表现出最高的木质素过氧化物酶活性,为0.297 U/mL。总体比较,菌株185的复合酶系较发达,有望利用该菌株完成植物秸杆的降解及利用。