全基因组预测禾谷炭疽菌的分泌蛋白

目的:禾谷炭疽菌侵染玉米、小麦等农作物引起的炭疽病,给农业生产造成了巨大经济损失。分泌蛋白在植物病原菌对植物侵染、定殖、扩展等致病过程中,发挥着重要作用。对禾谷炭疽菌分泌蛋白进行预测,并对其特征进行明确。方法:利用SignalP、ProtComp、TMHMM、big-PI Fungal Predictor和TargetP预测程序对禾谷炭疽菌中120 006条蛋白质序列进行分泌蛋白找寻,同时,对上述分泌蛋白的氨基酸分布、信号肽长度大小、信号肽切割位点以及理化性质等进行分析。结果:禾谷炭疽菌含有分泌蛋白为630个,其氨基酸长度多集中于100~600 aa之间;信号肽长度以17~20个aa的序列最为集中;信号肽切割位点属于A-X-A类型;分泌蛋白在分子量、等电点、稳定系数方面均存在差异,但大多数分泌蛋白属于亲水性蛋白。此外,上述分泌蛋白中,具有预测功能的蛋白为330个,其功能较多的集中于酶类,包括α-半乳糖苷酶、β-木聚糖酶、β-木糖苷酶等。结论:通过上述生物信息学分析方法有效地实现了禾谷炭疽菌分泌蛋白的预测,分泌蛋白的信号肽切割位点类型与已经报道的致病疫霉、粗糙脉孢霉等分泌蛋白信号肽切割位点一致,分泌蛋白功能涉及较多的酶类,也与其他已经报道的病菌分泌蛋白功能相类似。     

铜离子调控木质纤维素降解和糙皮侧耳形态发育的研究

漆酶是一种含铜的多酚氧化酶,在木质素的降解中起重要作用。铜离子对漆酶的产生和活性有重要影响。通过向秸秆固体培养基中添加铜离子,研究铜离子对糙皮侧耳木质纤维素降解酶、木质纤维素降解和形态发育的影响。结果表明,添加铜离子能在一定程度上提高漆酶的活性,添加3mmol/L铜离子在第7天漆酶活性比对照高出71.2%,28d后添加铜离子的样品木质素降解率稍高出对照,添加铜离子能促进糙皮侧耳原基的分化和子实体的发育。     

不同碳氮源对糙皮侧耳木质纤维素酶活性的影响

以糙皮侧耳Pleurotus ostreatus为材料,研究简单碳氮源及木质素纯品诱导条件对其木质纤维素酶活性的影响。结果表明,不同的碳源培养基和氮源培养基对糙皮侧耳漆酶活性、羧甲基纤维素酶活性和木聚糖酶活性均具有极显著的影响（P<0.001）,且对糙皮侧耳菌丝生物量也有极显著的影响（P<0.001）。以蔗糖作主要碳源诱导物时,有利于提高糙皮侧耳漆酶活性;以果糖作主要碳源诱导物时,有利于提高糙皮侧耳羧甲基纤维素酶活性和菌丝生物量的积累;以葡萄糖作主要碳源诱导物时,有利于提高糙皮侧耳木聚糖酶活性。以酵母浸粉作主要氮源诱导物时,有利于提高糙皮侧耳漆酶活性和菌丝生物量的积累;以硝酸钾作为主要氮源诱导物时,有利于提高糙皮侧耳羧甲基纤维素酶活性;以硫酸铵作为主要氮源诱导物时,有利于提高糙皮侧耳木聚糖酶活性。碱性木素的存在,有利于提高糙皮侧耳漆酶活性,但不利于菌丝生物量的积累。与此同时,碱性木素的存在对糙皮侧耳羧甲基纤维素酶和木聚糖酶活性并没有促进作用。     

立枯丝核菌AG-3全基因组分泌蛋白的预测分析

[目的]预测、分析立枯丝核菌AG-3全基因组范围内的分泌蛋白，并明确其基本特征，筛选其效应蛋白。[方法]依据已经公布的立枯丝核菌AG-3全基因组数据库中的12 726个蛋白序列，利用信号肽预测软件SignalP-4.1,细胞器定位分析软件ProtComp 9.0,跨膜螺旋结构预测软件TMHMM 2.0, GPI-锚定位点预测软件big-PI Fungal Predictor和亚细胞器中蛋白定位分布预测软件TargetP-1.1进行典型分泌蛋白的预测分析，并用LipoP-1.0进行信号肽切割位点的预测分析，最后对预测得到的分泌蛋白通过EffectorP进行效应蛋白的预测。[结果]在立枯丝核菌AG-3中有401个蛋白被预测为分泌蛋白，其编码蛋白长度集中于100～600 aa。信号肽长度介于11～35 aa之间，-3至-1位置上的氨基酸相对保守，切割位点为A-X-A类型，可被SpⅠ型信号肽酶识别并切割。在预测得到的分泌蛋白中通过EffectorP筛选得到140个效应蛋白。[结论]通过全基因组预测得到401个具有典型分泌蛋白特征的蛋白，从预测的分泌蛋白中筛选得到140个效应蛋白。     

一株木质纤维素降解菌的筛选及其全基因组分析北大核心CSCD

【目的】筛选和鉴定有木质纤维素降解能力的1株细菌,测定其相关酶活力并进行全基因组分析,为构建木质纤维素降解工程菌提供依据。【方法】采用3种木质素类似物(天青-B;酚红;愈创木酚)的脱色/染色法,从腐木和被枝叶覆盖的土壤中分离和筛选出1株具有较强木质纤维素降解能力的细菌。通过16S r RNA基因和全基因组序列分析对该菌进行种属鉴定。使用紫外分光光度法测定其锰过氧化物酶(Mn P)、漆酶(Lac)、羧甲基纤维素酶(CMCase)以及滤纸酶(FPA)活力,了解该菌相关酶活力大小在一定时间内的变化趋势。使用Illumina Miseq和454 GS Junior测序平台获取该菌的全基因组序列,将其全基因组序列经过注释的基因蛋白质序列提交COG和KEGG数据库进行BLASTp比对分析,确定该菌潜在的重要酶类和代谢途径,并对部分注释基因进行定量RT-PCR验证。【结果】筛选得到1株优势菌株S12,该菌经鉴定后命名为解鸟氨酸拉乌尔菌(Raoultella ornithinolytica)。在液体CMC-Na培养基中发酵28 h,菌体生长达到稳定期,纤维素降解相关酶活力也在此时达到峰值。生物信息学分析结果表明,菌株S12具有木质素降解通路中重要酶类的编码基因,如过氧化物酶、Fe-Mn型超氧化物歧化酶、邻苯二酚1,2-双加氧酶和原儿茶酸-3,4-双加氧酶等,这些基因在以碱性木质素为碳源的培养条件下表达量不同程度地高于以葡萄糖为碳源的培养条件。另外,菌株S12具备完整的纤维素降解和乙醇生成通路。【结论】本研究首次揭示了Raoultella ornithinolytica S12具备有效的木质纤维素降解性能,这对于推动木质纤维素应用产业的发展具有重要意义。     

嗜热厌氧细菌Caldicellulosiruptor bescii降解木质纤维素研究进展

嗜热厌氧菌Caldicellulosiruptor bescii具有强大的木质纤维素降解能力,能以多种模式植物细胞壁多糖如微晶纤维素Avicel和木聚糖,甚至未经预处理的木质纤维素如柳枝稷作为唯一碳源快速生长,该菌还具有少见的厌氧降解木质素的能力。对基因组注释发现,该菌所编码的蛋白大多为多结构域双功能酶,即在多肽链的N端和C端分别是不同家族的糖苷水解酶,间隔以2-3个碳水化合物结合结构域。该菌降解纤维素相关的酶基因多集中于一个植物细胞壁多糖降解利用的基因簇,例如纤维素酶/木聚糖酶、纤维素酶/甘露聚糖酶和纤维素酶/木葡聚糖酶等。C.bescii的木聚糖酶主要属于GH10家族,该家族的酶底物特异性较为宽泛,氨基酸序列的同源性在18.7%-59.5%间。Caldicellulosiruptor属细菌进化出了一系列的机制使得糖苷水解酶和底物、细菌和木质纤维素能更好的吸附在一起,从而有利于木质纤维素的酶解。C.bescii有12个含SLH结构域的蛋白,以及新发现的黏附蛋白Tāpirin,可能参与了木质纤维素的吸附与利用。综述了近年来对C.bescii降解植物细胞壁的糖苷水解酶的基因资源挖掘方面和降解分子机制方面的研究进展,对高效、多功能高效木质纤维素降解酶的设计和优化具有积极的意义。     

全基因组预测希金斯炭疽菌的候选效应分子

[目的]希金斯炭疽菌可以侵染十字花科诸多植物引起炭疽病,给各国农业生产造成了巨大经济损失。对该菌候选效应分子进行预测,并对其特征进行明确。[方法]利用Signal P、Prot Comp等程序对该菌中分泌蛋白进行找寻,并对分泌蛋白所具有的氨基酸大小、信号肽长度以及理化性质等进行分析。结合已经报道的真菌效应分子具有的典型特征,明确该菌存在的候选效应分子数量及特征。[结果]希金斯炭疽菌含有658个分泌蛋白,氨基酸长度集中于50~300 aa之间;信号肽长度以17~21个aa的序列最为集中;信号肽切割位点属于A-X-A类型;分泌蛋白在分子量、等电点、不稳定系数等方面均存在差异,但大多数分泌蛋白属于亲水性蛋白。其中,预测功能的蛋白为290个,其功能较多的集中于酶类,包括脂肪酶、α-L-鼠李糖苷酶、果胶酯酶等。依据候选效应分子典型特征,明确该菌中含有388个候选效应分子。[结论]通过上述生物信息学分析方法,结合真菌效应分子典型特征,有效地实现了希金斯炭疽菌候选效应分子的预测,其信号肽切割位点类型与其他已经报道的致病疫霉、粗糙脉孢霉等分泌蛋白信号肽切割位点一致,分泌蛋白功能涉及较多的酶类,也与其他已经报道的病菌分泌蛋白功能相类似。     

环境保护及农业废物利用

924618在固态发醉过程中木质纤维素降解:桩皮健耳和Phanerochaete chrysosPorium[英〕/Kerem,Z。…/Appl.Environ.Miorobiol一i。。2,58 (4)一1121~1127〔译自DBA,1992,11(11),92一06579〕 采用糙皮侧耳(ple。,ot:5 05‘,ea‘。s)Flo-rida f6和p无二eroc而ae‘e ch,,。o舀夕。,东“m BKM,试验了在棉杆的固态发酵过程中,木质纤维素的降解及与木质素降解相关的活性。尸.“五r梦808,。-石。。可旺盛生长,在15天内快速无选择降解55%的棉杆的有机组分。糙皮侧耳生长缓慢,具有明显的选择性,30天后仅仅有20%的有机物降解。“C木质素矿化动力…     

纤维素降解菌烟曲霉HZ1的基因组测序及生物信息学分析

【目的】烟曲霉Aspergillus fumigatus作为一类具有纤维素降解能力的真菌,对其基因组的研究,将有利于从A. fumigatus中挖掘和开发利用与纤维素降解相关的酶资源。【方法】利用CMC选择培养基和刚果红染色法从长足大竹象肠道中分离和筛选出纤维素降解菌A. fumigatus HZ1,同时采用Illumina PE150平台进行基因组测序,随后进行了相关的生物信息学分析,此外还利用了DNS法测定了其纤维素酶活。【结果】纤维素降解菌A. fumigatus HZ1基因组大小为27.45 Mb,GC含量为49.43%;通过NR、KOG、GO、Swissprot、eggNOG、KEGG和Pfam数据库注释结果表明基因组包含9473个基因;同时碳水化合物活性酶(CAZyme)注释结果表明基因组含有534个CAZyme基因,并与其他4种A. fumigatus基因组CAZyme分布无显著差异;本研究还鉴定出多种与木质纤维素降解相关的纤维素酶基因、半纤维素酶基因和木质素酶基因;此外纤维素酶活结果表明,在CMC培养基中其酶活呈上升趋势且具有较高活性。【结论】本研究首次对A. fumigatus HZ1基因组进行了测序和分析,探讨了其纤维素降解的遗传基础,并通过酶活验证了其纤维素降解潜力,为该菌的实际应用提供了理论基础。     

粗糙脉孢菌木质纤维素降解利用研究进展简

粗糙脉孢菌作为木质纤维素降解真菌,不仅具有完整的木质纤维素降解酶系,而且还拥有全基因组基因敲除突变体库,是研究丝状真菌纤维素酶表达分泌和木质纤维素降解机制的优秀体系。近年来,国内外利用粗糙脉孢菌系统,在木质纤维素降解机制方面取得了显著进展,包括纤维素酶信号传导、调控以及生物质降解后糖的转运利用等。笔者就相关方面的进展进行综述,并对利用粗糙脉孢菌研究木质纤维素降解利用进行展望,总结和分析木质纤维素降解机制研究的国际前沿动态,有助于加深本领域研究人员对真菌体系纤维素降解机制的理解。