曲张链菌素产生菌壮观链霉菌NRRL2494菌株遗传操作体系的建立

曲张链菌素属于安莎类抗生素,具有显著的生物活性.在从壮观链霉菌NRRL2494菌株的发酵产物中分离和鉴定了多组分曲张链菌素的基础上,探索和优化了外源DNA通过接合转移进入壮观链霉菌NRRL2494菌株的操作方法和培养条件.以游离型质粒pJTU1278为载体,在体外构建了一个曲张链菌素酰胺合酶基因svaF敲除的质粒,通过接合转移转入到壮观链霉菌NRRL2494野生型菌株中,所获得的svaF基因缺失突变株失去了产生曲张链菌素的能力.该遗传操作体系的成功建立和优化,使得在体内分析和鉴定曲张链菌素生物合成基因的功能成为可能,同时也为建立其他类似放线菌的遗传操作体系提供了参考.     

具有抗稻瘟病菌活性的链霉菌ⅠT2菌株的分离鉴定及其att B位点的分析

以稻瘟病菌NO-1为指示菌,从神农架地区土壤中筛选得到一株微生物,命名为ⅠT2.通过形态、生理生化研究和16S r DNA基因序列同源性比对,初步鉴定为链霉菌属.不同发酵条件对链霉菌ⅠT2菌株发酵液抑菌活性的影响研究表明,链霉菌ⅠT2菌株较适合的发酵条件为:发酵温度26.5～30℃,发酵转速150 r/min,发酵时间48 h.利用PCR扩增获得ⅠT2菌株的att B位点序列,链霉菌ⅠT2菌株的att B位点序列长277 bp,与S. griseus M095的att B位点核心区域的序列的相似度为97%,具有发生交换的核心区域5'-TT.含有ΦC31att P位点的整合型质粒p SET152可通过att P位点与链霉菌ⅠT2菌株通过其染色体上的att B位点发生位点特异性重组.     

内生放线菌A00122中germicidin生物合成基因的克隆

在植物和细菌中,Ⅲ型聚酮合酶能够产生种类多样的次生代谢产物.在药用植物内生放线菌A00122的发酵产物中,分离到了一个已知的Ⅲ型聚酮类化合物germicidin.对A00122菌株建立了基因组文库,根据已知的同源基因Sco7221设计引物作为探针对文库进行PCR筛选,并通过Southern杂交的方法从阳性克隆5-3-10中定位了包含germi-cidin基因的片段,经测序得到长度为1 185 bp的完整合成基因.该基因的获得为深入研究Ⅲ型聚酮合酶的底物选择性,通过定向改造的方法获得非天然Ⅲ型聚酮类化合物提供了重要基础.     

利用RNA干扰沉默马尔尼菲青霉菌聚酮合酶基因的相关研究

在实验室前期建立的马尔尼菲青霉菌cDNA文库中筛到了1个马尔尼菲青霉菌聚酮合酶基因cps(Cit-rinin Polyketide Synthase),为了研究这个cps基因的功能,构建了RNAi表达盒,表达盒内具有目的基因编码序列422 bp的反向重复序列并被gus基因隔开.整个干扰载体借助根癌农杆菌体系成功转化马尔尼菲青霉菌,并受木糖的诱导启动子xy/p调控RNA干扰.研究发现cps基因沉默的转化子产生与母代红色菌株不同的白色菌株,类似基因敲除的表型,表明cps基因与该青霉菌色素的形成直接相关.     

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.     

小链霉菌HCCB10043敲除硫酯酶基因的工程菌株构建及其代谢产物的研究

小链霉菌(Streptomyces parvus)HCCB10043的主要代谢产物为脂肽类化合物A21978C,其基因组序列中包括了非核糖体肽合成酶(NRPS non ribosomal peptide synthetase)、聚酮合酶(PKS polyketide synthases)以及NRPS-PKS混合的多酶体系基因簇,它们的共同特点是在代谢产物生物合成簇中连接有一个硫酯酶域,即TE(thioesterase)domain.硫酯酶可以使已经合成的化合物链的合成过程终止,并且具有水解释放成熟脂肽以及环化线性脂肽链的功能.通过对联二吡啶类代谢产物合成簇中TE基因的敲除构得工程菌株,工程菌发酵结果表明联二吡啶类代谢产物产量减少.     

放线菌BJLSH9菌株兼抗线虫及烟草疫霉菌的生防活性及其杀线虫代谢产物鉴定

 从采自北京柳树的根际土中分离到对线虫和病害真菌具有较好生防活性的放线菌菌株BJLSH9.该菌株对烟草疫霉菌丝生长抑菌率达50.05%,48 h的杀线虫活性高达98.05%.在40 L发酵罐用38号培养基培养BJLSH9菌株,根据其生物活性及菌体生物量确定适宜的发酵时间为72 h.经16S rRNA基因分析,将BJLSH9菌株鉴定为黄抗霉素链霉菌(Streptomyces flavofungini).从BJLSH9菌株的次生代谢产物中鉴定出一种杀线虫化合物tryptophandehydrobutyrine diketopiperazine (TDD),该化合物对线虫48 h的致死率为40%.黄抗霉素链霉菌及其产生的TDD化合物的杀线虫活性为首次报道.     

39株内生放线菌次级代谢产物的合成潜能

为了解药用植物内生放线菌次级代谢产物合成潜能,采用2种不同的发酵培养基对39株分离自5种药用植物根部的内生放线菌进行发酵,利用甲醇抽提发酵液,然后对抽提液进行13株病原指示菌的抗菌活性测定.结果显示32株(82%)供试菌的发酵抽提液至少对1种病原指示菌表现出抑制活性.为进一步评价供试菌株的次级代谢产物合成潜能,对所有供试菌株的基因组DNA进行了聚酮合酶(PKS)基因与非核糖体肽合成酶(NRPS)基因的扩增及检测.结果表明:所有供试菌株至少能扩增出1种次级代谢产物合成基因,其比例为PKS Ⅰ型(1)(59%)),PKS Ⅰ型(2)(62%),PKS Ⅱ型(82%),NRPS(1)(100%),NRPS(2)(100%),表明大多数药用植物内生放线菌具有合成聚酮类和非核糖体肽类化合物的潜能,在适宜的培养条件下可能产生这些种类的活性物质,有待进一步开发.     

对氨基苯甲酸生物合成基因pabAB的缺失对抗生素FR-008生物合成的影响

抗生素FR-008是由链霉菌FR-008产生的一种七烯大环内酯类抗真菌抗生素,它以对氨基苯甲酸(PABA)为起始单位,在I型聚酮合酶(PKS)的催化下合成聚酮内酯环.前期生物合成基因簇序列测定发现了可能的对氨基苯甲酸生物合成基因(pabAB),编码4-氨基-4-脱氧-分支酸(ADC)合成酶.通过同框缺失实验获得pabAB发生缺失的基因置换突变株BLQ-1并通过聚合酶链式反应(PCR)扩增进行了验证.高效液相色谱(HPLC)分析和生物测定证实突变菌株BLQ-1丧失了合成抗生素FR-008的能力.这种产量的丧失可以通过回补克隆的pabAB基因或喂养外源PABA得到回复.实验证明,pabAB负责对氨基苯甲酸的合成,是抗生素FR-008生物合成的必需基因.     

链霉菌S1的抑菌活性及其对植物病害的防治

摘要： 为了探明链霉菌S1的抑菌活性及其对植物病害的防控作用,通过抑菌圈法研究了链霉菌S1对不同病原菌的抑制作用并分析了菌株S1是否合成几丁质酶和葡聚糖酶,筛选了菌株S1的最佳发酵培养基、发酵时间和最佳接种量,进一步优化发酵培养条件。通过温室防效实验,研究了链霉菌S1发酵液对桃核腐病和番茄根结线虫的防治作用。结果表明：链霉菌S1对多种病原菌有较好的抑菌作用,其中对桃褐腐病原真菌（Monilinia fructicola）和平菇褐斑病原细菌（Pseudomonas tolaasii）的抑制效果最佳。菌株S1能够合成几丁质酶,不能合成葡聚糖酶。链霉菌S1的最佳发酵培养基为G117,最佳发酵时间为3 d,最佳接种量为8%。链霉菌S1的发酵上清液和发酵液对桃核腐病具有显著的防治作用,防效可到达80.66%。发酵代谢产物对番茄根结线虫的杀线活性最高可达90%,发酵原液对番茄根结线虫的防治效果最高到达71.02%。可见链霉菌S1具有较好的防治作用,为植物病害生物防治提供了优良的菌种资源。     

一株具木聚糖酶活链霉菌的鉴定及其木聚糖降解酶系分析

分离得到一株具木聚糖酶活性的放线菌菌株pp2,该菌株具有典型链霉菌属的形态学特征．通过对其进行形态学、生理生化特性以及16S rRNA基因序列等方面的分类学研究。菌株pp2初步鉴定为链霉菌属的一个潜在新种,通过对菌株pp2的酶系研究发现该菌株胞外发酵液具木聚糖酶活性,细胞破碎液中具α-L-阿拉伯糖苷酶活性和β-D-本糖苷酶活性．其中木聚糖酶酶活力为30．3U／mg,酶反应最适温度为65℃,最适pH为5．4;37℃下稳定性很好,60℃下酶活性衰减很快、α-L-阿拉伯糖苷酶酶活力为1．81U／mg。酶反应最适温度为55℃,最适pH为6．0,55℃下稳定性能很好．β-D-木糖苷酶酶活力为0．04U／mg．     

河西走廊盐碱土壤中抗马铃薯干腐病放线菌的筛选鉴定

研究了从河西走廊盐碱土壤中分离得到的256株放线菌对马铃薯干腐病菌的抑菌效果.采用平板对峙法、生长速率法及活体组织法筛选拮抗菌,对其进行形态及分子鉴定.结果显示:菌株XA06225对靶标菌表现出强的抑制作用,平板初筛抑菌带为5.03cm,发酵滤液复筛抑菌率为54.45%,发酵液处理可有效抑制马铃薯块茎病斑直径扩散,对马铃薯干腐病的防效为65.45%.结合其形态、生理生化特性和16SrRNA基因系统发育分析,初步鉴定为球孢链霉菌(Streptomyces globisporus).     

绿色木霉BGL Ⅰ基因在酿酒酵母中的克隆表达及其纤维素乙醇发酵

采用反转录PCR方法从绿色木霉AS3.3711的总mRNA中获得了编码β-葡萄糖苷酶Ⅰ(BGL Ⅰ)的基因bgl1.序列测定表明该基因片段长2235 bp,编码744个氨基酸残基,与里氏木霉的bgl1序列完全相同.将其插入高拷贝数整合型表达载体PScIKP,构建了重组质粒PScIKP-bgl1.线性化后转化工业酿酒酵母AS2.489菌株,利用高浓度G418筛选高抗转化子,经SDS-PAGE蛋白电泳证明获得了能高效稳定分泌表达重组BGL Ⅰ的转化子.重组BGL Ⅰ酶能直接水解培养液中的纤维二糖,在84 h测得酶活最大值为0.978 u/mL.重组BGL Ⅰ酶最佳反应温度为60℃,最适反应pH为4.0～5.0,并且能以纤维二糖为惟一碳源发酵乙醇,发酵90h能够用重铬酸钾氧化比色法检测到乙醇的体积分数为0.51%.结果表明:成功克隆并在酿酒酵母中表达了一种高活性的β-葡萄糖苷酶,对于工业上直接利用纤维素为惟一碳源发酵生产乙醇的研究有重要意义.     

链霉菌S1抑菌活性及其对植物病害的防治

为了探明链霉菌S1的抑菌活性及其对植物病害的防控作用,通过抑菌圈法研究了链霉菌S1对不同病原菌的抑制作用并分析了链霉菌S1是否合成几丁质酶和葡聚糖酶,筛选了链霉菌S1的最佳发酵培养基、发酵时间和最佳接种量,进一步优化发酵培养条件。通过温室防效实验,研究了链霉菌S1发酵液对桃核腐病和番茄根结线虫(Meloidogyne incognita)的防治作用。结果表明:链霉菌S1对多种病原菌有较好的抑菌作用,其中对桃褐腐病原真菌(Monilinia fructicola)和平菇褐斑病原细菌(Pseudomonas tolaasii)的抑制效果最佳。链霉菌S1能够合成几丁质酶,不能合成葡聚糖酶。链霉菌S1的最佳发酵培养基为G117,最佳发酵时间为3 d,最佳接种量为8%。链霉菌S1的发酵上清液和发酵液对桃核腐病具有显著的防治作用,防效可到达80. 66%。发酵代谢产物对番茄根结线虫的杀线活性最高可达90%,发酵原液对番茄根结线虫的防治效果最高到达71. 02%。可见链霉菌S1具有较好的防治作用,为植物病害生物防治提供了优良的菌种资源。     

Paenibacillus sp. K1 β-半乳糖苷酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

从鲜牛奶中分离到1株产β-galactosidase的细菌,经16S rDNA序列比对鉴定为类芽孢菌Paenibacillus sp. K1。提取该菌株的染色体DNA,以pUC18（lac-）为载体,构建其DNA文库;在含有X-gal的LB平板上筛选该文库,得到6个蓝色菌落;对阳性克隆中插入的DNA片段序列测定,鉴定出1个编码全长为2028bp并携带有组成型启动子的β-半乳糖苷酶基因。将该基因导入大肠杆菌BL21（DE3）中,实现了β-半乳糖苷酶高效表达,其酶活为25.06U/mL,高于原始菌株的4.55U/mL,并进一步用亲和层析将该酶进行了纯化。     

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％。     

产普鲁兰降解酶菌株的分离筛选及酶学特性的研究

普鲁兰降解酶(pullulan degrading enzymes)能够专一水解普鲁兰多糖α-1,6-糖苷键以及特定位置的α-1,4-糖苷键,在工业、食品业、医疗保健等行业中具有重要的应用意义.本研究采用唯一碳源法从稻田土样中培养筛选到21株产普鲁兰降解酶的菌株.对菌株A1的鉴定及其产生的普鲁兰降解酶的分析表明,该菌株为气单胞菌属,其产生的酶属于Ⅰ型普鲁兰酶(Type I pullulanase,EC 3.2.1.41),专一水解普鲁兰多糖α-1,6-糖苷键.该酶的最适反应温度为60℃,最适反应pH为6.0,具有良好的温度稳定性和适应性;同时在pH为4.0时仍然保留50%的酶活.进一步对A1菌株产酶的发酵条件(pH、温度、时间)进行了优化,摇瓶中A1分泌表达Ⅰ型普鲁兰酶的水平达到21.2 U/mL.根据已报道的气单胞菌属普鲁兰酶基因的保守序列设计引物,克隆获得了4 053 bp的A1普鲁兰酶基因pluA1全长序列,编码1351个氨基酸.本研究结果为该酶的开发应用奠定了基础.     

红树林土壤微生物模块化聚酮合酶基因(簇)及其多样性研究

聚酮类化合物(Polyketide)是一类重要的具有药用价值的生物活性分子.通过宏基因组学技术获得了红树林土壤微生物中模块化聚酮合酶(Polyketide Synthase,PKS)基因(簇),并对其多样性进行了研究.首先构建了该红树林土壤微生物的16SrDNA文库,初步分析了红树林土壤样本的细菌群落组成,发现许多菌群曾经被报道存在PKS基因簇,约占整个细菌群落的75%.利用相关菌群的PKS酮基合成酶结构域(Ketosynthase,KS)的保守区域序列信息设计简并引物,并构建了KS DNA序列文库.经测序获得131条新型KS序列,该结果表明红树林土壤微生物中蕴含了许多新型的聚酮类化合物合成酶.为了进一步获得聚酮合酶基因(簇),我们通过土壤微生物宏基因组Cosmid文库的构建与筛选,得到了13个属于trans-AT PKS,cis-AT PKS,NRPS/PKS Hybrid等类型的聚酮合酶的基因(簇),并通过构建KS序列的系统进化树分析了样本中聚酮合酶的多样性组成.     

稀土元素对嗜酸链霉菌的生物效应初探

嗜酸链霉菌是葡萄糖异构酶的产生菌之一,具有良好生产潜力。对该菌的生理特性深入研究可有效地提高其产酶活性。系统地研究了硝酸稀土对该菌株在固体培养基上的菌落形态及在液体培养基中产葡萄糖异构酶的酶活水平的影响。实验结果表明:选择适当浓度的硝酸稀土用于嗜酸链霉菌发酵生产葡萄糖异构酶,可以提高酶活水平。     

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.