蜜环菌糖苷水解酶家族基因在菌索与菌丝间的差异表达分析

蜜环菌是一种兼性腐生和寄生的真菌,通过降解伴栽基质并为药用植物（天麻）或菌物（猪苓）提供营养物质,而糖苷水解酶是这一过程的主要酶类。本研究从蜜环菌Armillaria mellea541菌株转录数据库中共获得糖苷水解酶家族基因170个,分布于39个亚家族。进一步分析发现,这些家族基因编码的糖苷水解酶家族蛋白（glycoside hydrolase family,GHF）结构域多达48种181个,以Aamy、Glyco_hydro、Melibiase_C、NodB homology和PA14等结构域为主。对糖苷水解酶家族蛋白进行了系统的Gene Ontology （GO）功能注释和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG）代谢通路分析,其功能以结合、水解和催化细胞壁成分为主。编码GHF3（A0A2H3D3T6）、GHF78（A0A2H3D8T6）、GHF51（A0A2H3E4X4）、GHF47（A0A2H3EK71）和GHF5（A0A2H3EBW7）等5个糖苷水解酶家族蛋白的基因在A. mellea541菌索与菌丝间差异表达,其结构域依次为PA14、Bac_rhamnosid6H/C、Alpha-L-AF_C、Glyco_hydro_47和Glyco_hydro_5,可能发挥结合碳水化合物和催化鼠李糖苷、阿拉伯呋喃糖苷、甘露糖残基和纤维素等水解的功能,这为研究蜜环菌与天麻或猪苓的相互作用提供了理论依据。     

猪苓与蜜环菌的关系

蜜环菌Armilla riella mcllea(Vahl：Ff．)Kgtst·侵入猪苓Gri[ola umbe』zd‘4(PetsFr．)PilOt)菌核,激活了猪苓菌抵御异体侵染免疫反应的本能,猪苓菌丝细胞木质化,形成与菌核表皮结构相似的隔离腔,将蜜环菌素和部分猪苓菌丝包围。在隔离腔中蜜环菌消化分隔在腔中的猪苓菌丝,另外猪苓菌丝也可侵入或附着在蜜环菌索及侵染带细胞间隙吸收其代谢产物,猪苓菌核即可萌发出新苓正常生长。当隔离腔中的猪苓菌丝被消化后,蛮环菌生活力也减弱,解体后被猪苓菌吸收利用,隔离腔变成空腔。从广义角度看,仍可把蜜环菌与猪苓菌寄生与反寄生的营养关系概括为共生关系。     

皮肤癣菌体外蛋白水解酶活性测定

目的观察皮肤癣菌的体外蛋白水解酶活性;比较分离自不同感染部位的红色毛癣菌的体外蛋白水解酶活性。方法实验菌株包括来自不同感染部位的红色毛癣菌22株、须癣毛癣菌3株、犬小孢子菌5株,进行体外培养,并利用9-羟基乙酚噻唑标识的酪蛋白和酶标仪检测真菌细胞外蛋白水解酶的活性。结果须癣毛癣菌的体外蛋白水解酶活性高于红色毛癣菌和犬小孢子菌（P〈0.05）,而红色毛癣菌和犬小孢子菌之间无差异（P〉0.05）。红色毛癣菌的细胞外蛋白水解酶活性在分离自浅部感染部位的菌株之间无差异（P〉0.05）,但高于引起毛癣菌肉芽肿的菌株（P〈0.05）。结论不同的皮肤癣菌体外蛋白水解酶活性可能不同;分离自不同感染部位的同一菌种的体外蛋白水解酶活性也有可能不同。     

猪苓与蜜环菌高亲和性组合的筛选

猪苓与蜜环菌共生亲和性是猪苓人工栽培成功的关键因素。为获得猪苓与蜜环菌的高亲和性组合,本文采用了5株猪苓菌株与4株蜜环菌菌株进行筛选。通过将猪苓菌株与蜜环菌菌株共培养,比较不同组合的生长速度、拮抗线形成情况,以及两种菌丝生长过程中形态学变化等指标,结果发现组合GU-06&AM-08生长速度最快,为3.36mm/d。GU-06和GU-07-2菌株与每株蜜环菌共培养均可产生拮抗线,共培养28d后,产生拮抗的猪苓菌丝分枝较多,可以看到菌丝束。被蜜环菌菌索侵染的猪苓菌核,切面可以明显观察到侵入猪苓菌核中的蜜环菌菌索,侵染到猪苓菌核中的蜜环菌菌索分枝较多,中空,表皮细胞细长。发生侵染现象的组合有7组：GU-04与AM-06;GU-06与AM-06,AM-08,AM-13;GU-07-2与AM-06,AM-08;GU-15与AM-06,其中以GU-06与AM-06,AM-13两组组合侵染最严重,其余组合没有发现侵染现象。综合以上共生筛选指标获得GU-06&AM-08、GU-06&AM-06、GU-07-2&AM-08以及GU-06&AM-13 4组高亲和性的组合。     

大丽轮枝菌假定蛋白VDAG＿07165的功能

土传病原真菌大丽轮枝菌寄主范围广,引起的黄萎病危害程度重、防控难度大。对病菌重要致病蛋白的挖掘和功能研究有望为病害防治提供新思路。本研究通过前期蛋白质组测序鉴定到一个未知功能结构域DUF1620家族蛋白VDAG＿07165在大丽轮枝菌对马铃薯根部初侵染阶段高表达。缺失VDAG＿07165基因导致大丽轮枝菌产孢量、分生孢子萌发率和穿透力均显著降低,对马铃薯植株的致病力显著减弱。由此说明,假定蛋白VDAG＿07165可在侵染早期通过调控大丽轮枝菌分生孢子的产生、萌发和穿透能力参与该菌对寄主的致病过程。本研究首次探明了DUF1620家族蛋白在土传病原真菌大丽轮枝菌分生孢子产生和侵染中的作用,为挖掘未知功能的新基因及其在真菌发育和致病过程中的功能研究提供了借鉴和参考。     

天麻栽培用蜜环菌的遗传多样性、生长和水解酶

蜜环菌Armillaria是一种广泛分布的担子菌,是栽培中药天麻所必须的共生菌。为揭示我国天麻栽培用和鄂西地区部分野生蜜环菌资源的遗传多样性和生物学特性,本文收集了9个省市EF-1-α的19个蜜环菌商品菌株和鄂西地区20株野生蜜环菌菌株,以IGS、ITS和elongation factor-1-alpha（EF-1-α）为分子标记对这些菌株进行系统发育与遗传多样性分析,并对影响与天麻共生的生物学特性（菌索发育和胞外水解酶活性）进行对比研究。结果表明,这19株蜜环菌商品菌株分别归属于2个clade。其中,有18个菌株聚在cladeⅢ,说明不同来源的蜜环菌商品菌株之间系统发育关系很近;通过对蜜环菌的系统发育、菌索生长以及胞外水解酶活性的研究,总体上商品种优于鄂西的野生蜜环菌生物种。从鄂西野生蜜环菌中筛选出4个具有潜在栽培价值的菌株。本研究为天麻栽培生产中蜜环菌菌种的选择提供参考。     

短乳杆菌DM9218肌苷水解酶基因的异源表达及活性检测

目的探讨短乳杆菌DM9218肌苷水解酶基因A0008的异源表达及其对肌苷的分解活性检测。方法克隆来源于短乳杆菌DM9218基因组的肌苷水解酶基因A0008,构建原核表达载体,转入大肠埃希菌BL21诱导重组蛋白表达并纯化,进行体外酶活检测。结果成功构建了肌苷水解酶A0008-pET28a原核表达载体,表达并纯化出重组蛋白,酶活结果显示该重组蛋白具有水解肌苷的能力。结论短乳杆菌DM9218基因A0008可能编码肌苷水解酶并参与DM9218对肌苷的分解。     

编码腈水解酶的大豆疫霉基因PsNIA的克隆与转录分析

包括大豆在内的许多植物都可以产生氰化物,对侵染的病原菌产生毒害作用而阻碍其进一步扩展。采用抑制性差减杂交（suppression subtractive hybridization,SSH）的方法,筛选到一个在大豆疫霉侵染早期上调表达的、编码腈水解酶的cDNA片段;克隆了该基因的全长序列,命名为PsNIA。Southern杂交结果显示,PsNIA在大豆疫霉基因组中只有1个拷贝。系统发育分析表明,PsNIA与绿脓杆菌Pseudomonas aeruginosa的腈水解酶的序列同源性最高,且该基因编码的氨基酸序列具有腈水解酶的保守结构域。RT-PCR分析表明,该基因在大豆疫霉侵染大豆12h时可以检测到转录。     

编码腈水解酶的大豆疫霉基因PsNIA的克隆与转录分析

包括大豆在内的许多植物都可以产生氰化物,对侵染的病原菌产生毒害作用而阻碍其进一步扩展。采用抑制性差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)的方法,筛选到一个在大豆疫霉侵染早期上调表达的、编码腈水解酶的cDNA片段;克隆了该基因的全长序列,命名为PsNIA。Southern杂交结果显示,PsNIA在大豆疫霉基因组中只有1个拷贝。系统发育分析表明,PsNIA与绿脓杆菌Pseudomonas aeruginosa的腈水解酶的序列同源性最高,且该基因编码的氨基酸序列具有腈水解酶的保守结构域。RT-PCR分析表明,该基因在大豆疫霉侵染大豆12h时可以检测到转录。     

蜜环菌菌索分化的差异蛋白质组学研究

菌索是蜜环菌与宿主互作的组织结构,蜜环菌菌丝形成菌索的分子机制尚不清楚。本研究采用SWATH-MS^ALL非标记定量蛋白质组学技术,首次对Armillaria mellea菌丝形成菌索过程的蛋白质组学进行了系统研究。在蜜环菌菌丝和菌索中共鉴定蛋白1 724个（global FDR 1%）,定量蛋白1 179个。与菌丝相比,蜜环菌菌索差异表达蛋白640个（上调表达256个,下调表达384个）。差异表达蛋白GO注释结果表明,蜜环菌菌索分化的生物学过程较复杂,差异蛋白参与的主要生物学过程包括有机含氮化合物代谢、有机物生物合成、小分子代谢、氧化还原反应等。分子功能富集结果提示,电子转运活性的富集因子最高,而氧化还原反应的富集P值最显著,这与KEGG注释的氧化磷酸化代谢活跃的结果一致。进一步的推测分析表明,蜜环菌菌丝形成菌索可能是受到氧化应激所致,菌索的形成可能促使诸如硫氧还蛋白样等毒力蛋白和富马酸的合成和释放增多,抑制宿主免疫而有利于蜜环菌侵染和定植于宿主。因此,对差异蛋白质组的进一步研究和深入解析不仅有利于揭示蜜环菌菌索形成的蛋白分子机制,同时也具有较强的理论和现实意义。     

猪苓与天麻共生蜜环菌类群的比较

猪苓和天麻都是传统中草药,具有很高的药用价值。它们的生长都离不开蜜环菌,蜜环菌可以为其生长提供营养。对于猪苓和天麻共生的蜜环菌种类是否有一定的异同,目前尚未有相应的报道。本研究在前期完成的从全国11个省份收集野生猪苓菌核,分离得到47株蜜环菌以及ITS、β-tubulin和elongation factor-1 alpha 3种序列的基础上,与文献报道的天麻共生蜜环菌的序列进行比较,并构建系统发育树,结果显示猪苓和天麻共生的蜜环菌共分为10个clade,其中和猪苓共生的蜜环菌有6个clade,和天麻共生的蜜环菌有7个clade,有3个clade的蜜环菌既可以和天麻共生,也可和猪苓共生。在这3个共同类群中,菌株来自于陕西、山西、吉林、黑龙江、贵州、甘肃、四川几个省份。西藏、云南等地的蜜环菌则具有较高的专一性。本研究从系统发育角度明确了猪苓和天麻共生蜜环菌的异同,该结果可为猪苓和天麻栽培过程中蜜环菌种类的选择提供一定的理论依据。     

水稻水溶性环氧化合物水解酶的生物信息学分析

水溶性环氧化合物水解酶（Soluble Epoxide Hydrolase,SEH）是一组催化环氧化合物水解为相应邻位二醇的酶类,在哺乳动物、植物、昆虫和微生物体内广泛存在。通过BLAST对水稻基因组的蛋白质数据库进行搜索,获得10个水溶性环氧化物水解酶（Soluble Epoxide Hydrolase SEH）sEH蛋白的同源序列。经分析发现这些基因在水稻不同胁迫处理下各个部位都有所表达,而且不同成员之间的表达模式存在较大的差异。水稻sEH蛋白主要参与角质层形成,应激反应,以及病原防御等生理过程,特别在脱毒过程中扮演着重要的角色。对蛋白质多序列联配和三级结构预测结果表明：水溶性环氧化合物水解酶的核心结构域由3个催化残基Asp、His和Asp形成三位一体的催化活性构象。这类基因的表达受抗逆环境诱导,其功能与抗逆性有关,为基因工程抗逆育种提供了参考。     

蜜环菌侵染后猪苓菌核防御结构的发生及功能

蜜环菌通过猪苓菌核表皮侵染菌核时,菌核表皮下层的菌丝具特异的拮抗反应,如细胞中有结晶颗粒出现,厚壁菌丝形成,部分薄壁菌丝有质壁分离现象。蜜环菌的侵染诱导了菌核防御结构的发生:离侵染点一定距离的部位出现由少量木质化菌丝和厚壁菌丝形成的疏松带状;蜜环菌侵入后,上述菌丝增多并紧密排列形成菌核的初级隔离腔,入侵的蜜环菌和部分菌核被隔离在腔中;在初级隔离腔形成的同时,外围的次级隔离腔开始发育。蜜环菌菌索和皮层菌丝分枝可突破初、次级隔离腔的壁,再以菌索产生的侵染带侵染菌核较外部的最后防线即三级隔离腔。本文较系统的阐述了蜜环菌侵染后菌核各防御结构的发生特点及功能。     

药用真菌猪苓溶血素基因克隆和序列分析

利用3'-RACE-PCR方法首次从药用真菌猪苓中克隆得到与真菌形态发育相关的溶血素基因。结果表明,猪苓溶血素基因的全长cDNA为744bp,其中编码区占447bp,共编码148个氨基酸,推测其分子量约为15.79kDa,理论等电点为4.89。推定的猪苓溶血素蛋白具有与杨树菇溶血素类蛋白家族相同的结构域和功能位点,两者同源性为60%。系统进化树结果显示猪苓溶血素隶属于担子菌类群。实时荧光定量PCR分析结果表明在菌核形成初期猪苓溶血素基因表达量较高,且显著高于菌丝体中猪苓溶血素基因的转录水平,说明溶血素基因参与了猪苓菌核的形态发育。     

编码腈水解酶的大豆疫霉基因PsNIA的克隆与转录分析

包括大豆在内的许多植物都可以产生氰化物,对侵染的病原菌产生毒害作用而阻碍其进一步扩展。采用抑制性差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)的方法,筛选到一个在大豆疫霉侵染早期上调表达的、编码腈水解酶的cDNA片段;克隆了该基因的全长序列,命名为PsNIA。Southern杂交结果显示,PsNIA在大豆疫霉基因组中只有1个拷贝。系统发育分析表明,PsNIA与绿脓杆菌Pseudomonas aeruginosa的腈水解酶的序列同源性最高,且该基因编码的氨基酸序列具有腈水解酶的保守结构域。RT-PCR分析表明,该基因在大豆疫霉侵染大豆12h时可以检测到转录。     

编码腈水解酶的大豆疫霉基因PsNIA的克隆与转录分析

包括大豆在内的许多植物都可以产生氰化物,对侵染的病原菌产生毒害作用而阻碍其进一步扩展。采用抑制性差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)的方法,筛选到一个在大豆疫霉侵染早期上调表达的、编码腈水解酶的cDNA片段;克隆了该基因的全长序列,命名为PsNIA。Southern杂交结果显示,PsNIA在大豆疫霉基因组中只有1个拷贝。系统发育分析表明,PsNIA与绿脓杆菌Pseudomonas aeruginosa的腈水解酶的序列同源性最高,且该基因编码的氨基酸序列具有腈水解酶的保守结构域。RT-PCR分析表明,该基因在大豆疫霉侵染大豆12h时可以检测到转录。     

纤维二糖水解酶I基因的系统进化分析

纤维二糖水解酶I（CBHI）是生物降解纤维素的一种重要的外切酶,它作用于纤维素分子末端,水解β-1,4-糖苷键。纤维二糖水解酶由3个部分组成：具有催化活性的催化结构域,作用为锚定纤维素的纤维素结合域以及连接这两个结构域的一段短肽。已知催化结构域属于糖基水解酶家族7（GH7）,纤维素结合域属于糖类结合模块家族1（CBMl）。为进一步探索CBHI编码基因之间的进化关系,本研究依据CBHI的结构域在GenBank数据库中搜索并鉴定CBHI编码基因并据此构建系统发育树。序列的平均长度为1776bp,平均GC含量为57．64％,平均转换颠换比为0．71,平均遗传距离为0．424。得出结论CBHI编码基因只存在于真菌中,是一个相对活跃的基因,它的进化与物种的进化有着密切的关系。     

糖苷水解酶7家族蛋白在纤维素降解中作用的研究进展

糖苷水解酶7家族（glycoside hydrolase family, GH7）是一类来源于真菌的水解酶,作用于纤维素结晶区或不定形区的β-1,4 键,可用于高效降解纤维素转化为可发酵的糖。GH7的成员具有高度保守序列以及相似三维结构,其催化结构域是由多个loop区围绕反向平行的β 折叠形成的β 三明治结构。目前已有17个GH7成员的结晶结构得到解析,明确了酶的结构与催化功能之间的关联,对GH7的来源及分类、蛋白序列、结构特征与催化纤维素降解功能关系的研究进展进行阐述。     

右旋糖酐-α-1,6键水解酶的家族、结构及其应用

右旋糖酐（dextran）水解酶种类繁多,其中右旋糖酐-α-1,6键水解酶（D-α-1,6 H）是主要的水解酶类.该类酶包括右旋糖酐酶（EC 3.2.1.11）、葡萄糖右旋糖酐酶（EC 3.2.1.70）、异麦芽糖右旋糖酐酶（EC 3.2.1.94）等,分属不同糖苷水解酶家族.D-α-1,6 H的结构和催化方式多样,分类和进化关系复杂,是糖苷水解酶催化机制研究和酶蛋白分子进化研究的好材料.D-α-1,6H及该类酶的催化产物在工业和医学中均有重要而广泛的应用.近年来对D-α-1,6H的理论和应用研究逐渐增加,但仍缺乏深入的系统性研究.本文对D-α-1,6H的家族、结构和功能进行分析,并对其在工业和医学中的最新应用研究作以总结.     

嗜热毛壳菌纤维素酶（CBHⅡ）cDNA的克隆及在毕赤酵母中的表达

嗜热毛壳菌Chaetomium thermophilum CT2是一种土壤腐生菌,可产生具有重要工业生产价值的纤维素酶类。RACE-PCR获得嗜热毛壳菌纤维二糖水解酶Ⅱ（CBHⅡ）的编码基因(cbh2)。DNA序列分析表明cbh2的开放阅读框由1428个碱基组成,编码476个氨基酸。推断的氨基酸序列包含一个典型真菌纤维素酶的糖结合域（CBD）、催化域（CD）以及二者之间富含脯氨酸和羟基氨基酸的连接桥。根据氨基酸序列推算该酶分子量为53kD,属于糖苷水解酶第六家族,具有该家族催化保守区的典型特征。PCR扩增cbh2的成熟蛋白编码基因,利用基因重组的方法构建可在毕赤酵母分泌表达系统中表达纤维二糖水解酶蛋白的重组表达载体,并转化毕赤酵母得到重组子。在毕赤酵母醇氧化酶AOX1基因启动子的作用下,重组蛋白得到高效表达,小规模发酵量达1.2 mg/mL。经硫酸铵沉淀、DEAESepharose Fast flow阴离子层析等步骤纯化了该重组表达蛋白。SDS-PAGE得到重组蛋白分子量为67kD,与从嗜热毛壳菌中纯化的该酶分子量一致。该重组纤维二糖水解酶作用的最适合温度50℃,最适pH4.0,在70℃的半衰期为30min,具有较好的热稳定性。