酵母菌杂交育种——Ⅲ.酵母菌麦芽糖发酵等效异位基因系的遗传分析

用啤酒酵母及卡尔斯伯酵母研究麦芽糖发酵等效异位基因,对啤酒酵母与薛氏酵母的杂种后代进行一系列杂交,结果证明啤酒酵母含有3个等效异位基因MALA、MALB及MALC基因(暂定名,因未与标准MAL基因鉴定),而薛氏酵母不含任一MAL基因,故为隐性菌株。 在卡尔斯伯酵母与球形酵母杂交试验中,发现卡尔斯伯酵母只含有1个MAL6基因,证实了Winge等人的工作。 所有这4个麦芽糖发酵基因都是互相独立的不连锁的基因。     

酵母菌麦芽糖发酵等效异位基因系的遗传分析

用球形酵母或薛氏酵母为隐性菌株,对酵母属3个种的麦芽糖发酵基因进行了遗传分析。实验结果证明:(1)啤酒酵母2.982含有2个互不连锁的麦芽糖快发酵基因MALⅠ和MALⅡ。(2)卡尔斯伯酵母2.500仅含MAL6基因。(3)在葡萄汁酵母2.346与薛氏酵母杂种的一个后代中,发现葡萄汁酵母至少含有一个MALI基因。(4)球形酵母2.1161含有malI,malⅡ和mal6基因。本文对单倍体细胞间、单倍体细胞与孢子及孢子间三种杂交方法有所改进,提高了杂交频率。     

酵母菌杂交育种——Ⅲ.酵母菌新麦芽糖互补基因的鉴定

用显微操作技术对不同自然酵母菌株:小椭圆酵母(2.699-2-3)、球形酵母(2.1161.6,2.1153)、薛氏酵母(2.213-4C)以及少孢酵母(2.520)进行种间杂交。通过四分体分析发现一些杂种有两种互补基因系。这两种基因系是基因间互补,其中一组基因系带有互补基因MAL_(m-1)和一个非等位互补基因MAL_(g-1),而另一组基因系带有前一基因系中的MAL_(m-1)基因和MAL_(g-2)基因,后一个基因是MAL_(g-1)的非等位基因。用四分体分析测定麦芽糖互补基因,从酵母菌共分离出3个麦芽糖互补基因。本文首次证明小椭圆酵母中存在着MAL_(m-1)基因,其它两个基因是从球形酵母中分离出的。基因MAL_(m-1)在所有杂交组合中起着关键性的作用。 根据遗传分析,发现这三个基因间无连锁关系,基因MAL_(m-1)和MAL_(g-1)位于靠近其各自的着丝点,它们不同于以往所发现的麦芽糖互补基因,因而定为新麦芽糖互补基因,第三个基因MAL_(g-1)则远离其着丝点。     

麦芽糖假丝酵母菌混合糖代谢的发酵特性

葡萄糖和木糖的混合糖共代谢是木质纤维素资源高效转化利用的关键环节。利用本实验室保藏的天然木糖利用酵母菌,麦芽糖假丝酵母(Candida maltosa)Xu316,本研究对该菌代谢利用不同比例的葡萄糖、木糖发酵特性进行了系统测试,总结了麦芽糖假丝酵母混合糖代谢的一般规律。研究结果表明麦芽糖假丝酵母菌具有较高的葡萄糖利用率和木糖醇积累能力。在糖浓度低于20%时,该菌可以共同利用葡萄糖和木糖,最大乙醇产量和木糖醇产量分别为0.43g·g-1和0.58g·g-1,具有工业应用生产生物基产品的潜力。     

Myf-6基因在不同猪种中的PCR-RFLP遗传多态性及其遗传效应分析

作为生肌调节因子家族的一个成员,Myf-6基因在肌形成的过程中发挥着重要的作用。实验采用PCR-RFLP技术分析了Myf-6基因在12个中外猪种及部分杂交群体中的分布情况,并分析了Myf-6基因对肌纤维、胴体品质、胴体等级性状和肉质性状的遗传效应。结果表明：Myf-6基因内含子1内的Ava I酶切位点多态性不丰富,多数中国地方猪种群体中A等位基因已经完全固定,B等位基因仅以较低的频率存在于外种猪或含外种猪血缘的杂交群体中。尽管没有检测到BB纯合个体,但AB杂合子的平均瘦肉率为50.344 %,极显著地高于AA纯合子的45.875 %(P<0.01)。AB杂合子的眼肌面积为27.097 cm2,极显著地大于AA纯合子的22.572 cm2(P<0.01)。AB杂合子的皮脂率（39.889 %）极显著地低于AA纯合子（44.503 %）(P<0.01)。上述结果说明本次试验群体中的B等位基因具有增加胴体瘦肉率和眼肌面积,降低胴体脂肪含量从而改善胴体品质的遗传效应。此外,Myf-6基因对肌纤维生长性状、FOM肉脂仪测定的胴体等级性状以及肉质性状等都没有显著影响(P>0.05)。     

新生儿CYP2E1基因5′端RsaⅠ位点多态性和PON2基因148位点多态性与早产的关系

为探讨新生儿细胞色素P450 2E1(CYP2E1)基因多态性和对氧磷酶2(二乙基对硝基苯磷酸酯酶2)基因(PON2)148位点多态性对早产的影响,采用横断面调查方法,使用统一的调查表,由安庆市各县医院对入院分娩孕妇及其单胎、活产、早产和对照新生儿进行调查,共得到有效样本209个母亲-新生儿对。单因素分析结果显示：CYP2E1野生纯合子基因型( ／ )与突变纯合子基因型(-／-)／杂合子基因型( ／-)比较,对早产的影响不具有统计学意义。而PON2 Alal48Ala纯合子基因型与G1y148G1y纯合子基因型／Ala148 Gly杂合子基因型比较,对早产的影响具有显著的统计学意义。进一步分析CYP2E1基因5′端RsaⅠ位点多态性和PON2基因148位点多态性是否存在交互作用,结果显示：CYP2E1野生纯合子基因型和PON2 Ala148Ala纯合子基因型这一组合与参照组比较,对早产的影响有显著的统计学意义。基因CYP2E1 5′端Rsa I位点多态性与新生儿早产不相关,但基因PON2 148位点多态性与新生儿早产相关,且CPY2E1 5′端Rsa I位点多态性和PON2 148位点多态性之间对早产的影响存在交互作用。     

ENU诱变获得一例巨结肠症小鼠及其突变基因的染色体定位

采用化学诱变剂乙酰基亚硝基脲(N-ethyl-N-nitrosourea,ENU)获得一种可遗传的腹部白斑突变杂合子小鼠,将该杂合子小鼠互交后获得具有花斑表型的突变纯合子小鼠,进一步研究表明突变纯合子小鼠表现为严重的巨结肠表型。肠全标本乙酰胆碱酯酶组织化学染色显示突变纯合子小鼠巨结肠段神经节细胞缺失。为定位该基因,利用微卫星标记(B6×D2)对F1互交获得的F2突变纯合子小鼠进行基因组扫描,初步将该突变基因定位于小鼠第14号染色体。     

枯草芽孢杆菌β-1，3-1，4-葡聚糖酶基因(bglS) 在酵母菌中的克隆与表达

将大肠杆菌质粒pFG1中含枯草芽胞杆菌卢β-1,3—1,4-葡聚糖酶基因(bglS)的2.7kb EcoRI片段克隆到大肠杆菌,酵母菌穿梭质粒上组建成杂种质粒YCSH,转化S.cerevisiae并得到表达。两种不同方向的插入子(YCSH 1和YCSH 5)在酵母菌中表达出的β-1,3-1,4葡聚糖酶活性相差2．3倍。根据酶作用底物专一性测定和酶反应的最适pH分析表明：YCSH中bglS基因产物与出发菌株B．Subtilis 1．88的基本酶学特性完全相同,但YCSH中bglS基因在酶母中的表达水平远比大肠杆菌中低     

新生儿基因CYP2E1 5′端RsaⅠ和PON2311位点多态性与早产的关系

探讨新生儿基因细胞色素P450 2E1（CYP2E1）5‘端RsaI多态性和对氧磷酶2（二乙基对硝基苯磷酸酯酶2）基因311位点（PON2311）多态性对早产的影响。采用横断面调查方法,使用统一的调查表,由安庆市各县医院对入院分娩孕妇及其单胎,活产,早产和对照新生儿进行调查,共得到有效样本194个母亲－新生儿对。单因素分析结果显示：CYP2E1野生纯合子基因型（cut/cut)与突变纯合子基因型（uncut/uncut)/杂合子基因型（cut/uncut)比较,对早产的影响不具有统计学意义,而PONS2 Ser311Ser纯合子基因型与Cys311Cys纯合子基因型／Cys311Ser杂合子基因型比较,对早产的影响具有显著的统计学意义。进一步分析CYP2E15‘端RsaI位点多态性和PON2311位点多态性是否存在交互作用。结果显示：CYP2E1野生纯合子基因型和PON2 Ser311Ser纯合子基因型这一组合与参照组比较,对早产的影响具有显著的统计学意义。基因CYP2E15‘端Rsa I位点多态性与新生儿早产不相关,但基因PON2311位点多态性与新生儿早产相关,且CYP2E1 5‘端RsaI位点多态性和PON2311位点多态性之间对早产的影响存在交互作用。     

Grx-1基因敲除鼠的繁殖及子代基因型鉴定

目的探讨glutaredoxin-1(Grx-1)基因敲除小鼠的优化繁殖及子代鼠的鉴定方法,为进一步研究Grx-1在支气管肺发育不良(BPD)中的作用奠定基础。方法将从美国哈佛医学院引进的纯合子Grx-1基因敲除小鼠与野生型小鼠进行交配后得到的子一代小鼠同代间相互交配,繁殖出的子二代中将出现纯合子、杂合子以及野生型3种基因型。从出生起观察其生长发育情况,2周龄时剪尾提取基因组DNA,用PCR方法扩增目的基因片段,琼脂糖凝胶电泳结果判定基因型。结果 Grx-1纯合子小鼠的饲养繁殖取得成功,获得了一批Grx-1基因敲除纯合子小鼠。结论正确的饲养繁殖以及鉴定方法是获得Grx-1基因敲除纯合子小鼠的有效途径,为相关研究提供动物实验模型奠定了基础。     

酵母菌表达倍菲隆发酵工艺研究

目的 :为了探索用酵母菌表达乙型干扰素 (倍菲隆 )的大批生产的发酵工艺流程及优化的重要参数。选用 1 5L不锈钢发酵罐作为乙型干扰素发酵工艺研究系统。方法 :探索了种细胞密度对初始发酵期 (甘油利用期 )的影响 ,启动甘油补充期的溶解氧浓度 ,诱导目的蛋白表达时添加甲醇的速率条件控制 ,pH对酵母菌生长与蛋白表达的影响以及发酵时间对乙型干扰素表达量影响等重要发酵工艺参数。结果 :接种高密度的种菌 (OD60 0为 9)时酵母菌增殖快 ,湿细胞重量于1 8h即达到 1 5 7g L。当DO恢复至 67%时即开始补充甘油可使酵母菌在 5h内增殖达到 2 1 9g L。添加甲醇速率从 2 %(甲醇终浓度为 0 0 3%)开始 ,逐步增加 ,在 2 4h内达到 33%的添加速率 (甲醇终浓度为 0 5 %)。甲醇诱导前pH为 6时最有利于酵母菌生长 ,在蛋白表达时期 ,控制发酵罐内pH值在 3 0 ,可得最高蛋白表达量。发酵 70h乙型干扰素表达量达到高峰。结论 :接种高密度种菌可促进工程菌生长 ,当DO恢复至 67%时开始补充甘油可加快酵母菌生长 ,在诱导期中缓慢添加甲醇并维持发酵罐pH为 3 0 ,发酵 70h可获得最佳蛋白生产量。     

酵母菌杂交育种IV．高产酒精酵母杂交育种

用显微操作技术进行 Saccharamyces cerevisisae 系 2.576 (mel-)与 S. carlsbergensis 2．500 (MEL+)以及 S．Cerevisisae Stole 系(mel-)与S. microelltpsoides 2.699—2—3(MEL+)种间杂交。获得的杂种能全发酵棉子糖,而亲株只系与Stolc系仅能发酵此糖1／3。两个不同杂交系的杂种H808与H824-14用孢子×孢子交配法进行杂交,所有的杂种酵母H868、H869,H875和H876发酵糖蜜醪比生产菌株日系及Stole系快。H875菌株生成酒精量比其亲株高3一10％。将H875菌株与生产菌株S. cerevisiae DT菌系杂交,获得H946和H948两株杂种,其中H948酒精发酵力比DT系高3％,比H875高2％,是一株酒精生产优良新品系。     

Presenilin-1/Presenilin-2双基因敲除小鼠的繁育及基因型鉴定

目的:繁殖及鉴定Presenilins双基因敲除小鼠,为进一步研究阿尔茨海默症(AD)奠定基础。方法:将引进的野生型及PS1/PS2双基因敲除小鼠进行饲养并繁殖,繁殖成功的子代小鼠基因型有野生型、杂合子和纯合子3种。提取子代小鼠鼠尾基因组DNA,用PCR法和琼脂糖凝胶电泳鉴定基因类型。结果:PS1/PS2双基因敲除小鼠的饲养和繁殖均获得成功,繁殖结果符合孟德尔遗传规律,同时获得更多基因型小鼠和Presenilins双基因敲除小鼠。结论:正确的饲养繁殖以及鉴定方法是获得PS1/PS2双基因敲除小鼠的有效途径。     

日本育成葡糖淀粉酶重组酵母菌

1986年在大阪召开的大阪发酵工程学年会上,三得利啤酒公司应用微生物研究所和酒类研究所发表了一项研究成果。用DNA组入染色体的方法选育成功稳定的基因重组酵母菌。将根霉的葡糖淀粉酶基因组入乙醇发酵能力接近于生产菌的酵母菌中,使其分泌产生葡糖淀粉酶,而无需加热处理(无蒸煮)就能由淀粉产生13％以上的乙醇。特别在用木薯淀粉为原料时分解率很高。转化为乙醇的产率与现行工业生产法相同。为使染色体中重组性能稳定,从小瓶到大容器重组体经数十代仍可稳定产生葡糖淀粉酶。 此重组体有可能在良好的通用发酵罐中实现工业化。该公司已实现用根霉的葡糖淀粉酶进行淀粉的无蒸煮乙醇生产,这种方法由淀粉产乙醇的能耗量约减少了三成。     

麦芽糖诱导海藻糖合成酶基因在B.subtilis WB800n中的表达

运用枯草芽孢杆菌中的麦芽糖诱导型启动子调控元件,构建得到麦芽糖诱导海藻糖合成酶的安全表达系统,使其制备的海藻糖能够广泛应用于食品医疗行业。以来源于恶臭假单胞杆菌KT2440(Pseudomonas putida KT2440)的海藻糖合成酶基因Tre S为报告基因,以cre序列定点突变(CG碱基突变为AT碱基)优化后的麦芽糖诱导型的枯草芽孢杆菌操纵元启动子Pglv为调控元件、大肠杆菌-枯草芽孢杆菌穿梭质粒PHT01为载体骨架,通过Bam H I和Aat II限制酶酶切替换,构建得到高效表达载体Pglv-PHT01-Tre S,将质粒电转化到B.subtilis WB800n并验证其表达效果。成功构建了海藻糖合成酶高效表达质粒Pglv-PHT01-Tre S,并实现了该重组质粒在B.subtilis WB800n中的表达。利用基础发酵培养基优化发酵条件验证结果表明,菌体生长到发酵液吸光值OD600达到1.2时加入终质量分数4.5%的麦芽糖,37℃诱导18 h后胞内的海藻糖合成酶的粗酶活力达到18.9 U/m L。为了提高海藻糖合成酶的表达量,还构建了通过单交叉互换方法敲除了α-淀粉酶基因amy E的重组菌株B.subtilis WB800n(Δamy E),减少了胞外α-淀粉酶对麦芽糖的降解成葡萄糖,提高了麦芽糖的诱导表达效果以及减少葡萄糖的反馈抑制,表达质粒在麦芽糖诱导条件下在该重组菌中海藻糖合成酶酶活提高到了29.2 U/m L。首次成功实现了麦芽糖诱导海藻糖合酶在枯草芽孢杆菌中的高效表达,为获得制备安全高效的海藻糖合成酶表达系统奠定了基础。     

β-甘露聚糖酶基因在野生酵母菌中的整合诱导型表达

目的:实现β-甘露聚糖酶基因在野生酵母菌中的整合诱导型表达。方法:克隆猪肠道野生酵母菌JSY4的25S rDNA片段;并与YIP5经EcoRⅠ与BamHⅠ双酶切连接,构建载体YIP5-rDNA。BamHⅠ与SalⅠ双酶切YIP5-rDNA,EcoRⅠ与SalⅠ双酶切pGEM-ManⅠ得到ManⅠ基因,BglⅡ与EcoRⅠ双酶切pPIC9K得到AOX1启动子,将三个片段连接,构建高拷贝整合诱导型表达载体YIP5-rDNA-AOX1-ManⅠ。提取DNA用SalⅠ单酶切线性化与pAX15按3∶1的比例共转化JSY4,在含300μg/mlG418的YEPD平板上筛选工程菌转化子,PCR方法鉴定。用2%甲醇诱导共转化工程菌以实现表达。结果:成功表达出β-甘露聚糖酶,其比活力为0.90IU/ml。而且传代10次后仍能检测到ManⅠ基因的表达产物β-甘露聚糖酶。结论:实现了β-甘露聚糖酶基因随共转化工程菌染色体稳定遗传及表达的目的。     

甾醇酰基转移酶基因高表达对酵母菌麦角甾醇合成的影响

通过PCR扩增克隆到含酵母菌甾醇酰基转移酶基因ARE2编码序列和上游调控序列的DNA片段ARE21及仅含编码序列的DNA片段ARE22。分别以ARE2启动子,乙醇脱氢酶基因ADH1启动子和铜抗性基因CUP1启动子及ADH1终止子为调控元件构建了酵母菌表达质粒pHX2,pHXA2和pHXC2。表达质粒分别转化酿酒酵母单倍体菌株YS58和以前通过细胞杂交构建的麦角甾醇高产菌株YEH56。通过营养缺陷互补和铜抗性筛选到转化子,质粒上的ARE2基因在YS58和YEH56中都实现了活性表达,使细胞内甾醇酯化水平升高,并导致细胞麦角甾醇含量的提高。对转化菌株的培养条件进行了初步研究,在优化条件下,重组转化菌株YEH56(pHX2)、YEH56(pHXA2)和YEH56(pHXC2)的麦角甾醇含量分别是受体菌YEH56 的13、13和14倍。     

mal62 基因高表达对工业面包酵母发酵力的影响

【目的】构建高麦芽糖利用能力的面包酵母菌株,以期提高面包酵母在不加糖面团中的发酵力,增加经济效益的同时减少成本消耗。【方法】克隆工业面包酵母BY-14的麦芽糖酶基因mal62,以PGK1强启动子和终止子为调控元件,以酵母-大肠穿梭型质粒Yep-C为载体,构建重组表达质粒Yep-CPM,并转化酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)BY-14,经筛选鉴定获得酵母转化子BYCPM。进行转化子的酶活力、mal62基因表达水平及发酵力测定,检测目的基因的功能性表达。【结果】工业酵母转化子BYCPM的最大麦芽糖酶活力比对照菌提高15%-52%,发酵力提高40%,比发酵力提高5.6%。【结论】转化子BYCPM具有更高的麦芽糖酶活力和更强的抗葡萄糖阻遏能力。并且在不加糖面团中,转化子具有更高的发酵力,可以在更短的时间内获得更大的产气量且消耗更少的碳源。     

IGF2基因对鸡生长及屠体性状的影响及印记状况的研究

以明星肉鸡和丝毛乌骨鸡杂交产生的F₂代鸡群为实验材料, IGF2基因作为控制鸡生长、屠体性状主基因的候选基因, 通过PCR-SSCP方法对IGF2基因多态性进行检测. 该基因外显子2中有一个单核苷酸多态性位点, 即71位碱基由C突变为G. 对F₂鸡群个体进行了基因型鉴定, 经方差分析表明：该基因对部分生长、屠体性状有显著性影响(如胸角宽、腺胃重、半净膛重等). 研究表明该基因可能调控鸡生长、屠体性状的表达, 或与控制生长、屠体性状的主基因连锁. 进一步分析发现, 正反交结果不一致, 即杂合子AB(父本等位基因在前)出生重、胸肌重较杂合子BA高, 而腹脂重后者较前者高. 另选丝毛乌骨鸡家系做IGF2印记状况检测, 杂合子与纯合子进行正反交, 然后检测后代基因型并选取杂合子, 利用RT-PCR-SSCP检测表达情况, 结果表明, 鸡的IGF2基因不受印记控制. 交互效应可能是由于其他遗传因素作用的结果.     

限制性内切酶策略鉴定CRISPR/Cas9介导的Chrm3基因敲除小鼠

CRISPR/Cas9技术是近年发展起来的快速基因编辑技术。通过该技术已对多种生物的基因组进行了编辑。由此产生的基因编辑动物的建系与鉴定是随之而来较为繁琐的工作。单导向RNA(single-guide RNA, sgRNA)靶序列的设计和确定不仅影响后续靶向基因组的效率,还可作为优化鉴定、筛选方法的参考。本研究在选取sgRNA靶序列时,不仅依据软件的评分,还分析了sgRNA靶序列是否含有酶切位点,以便对后续纯合子/杂合子进行鉴定。结果显示,以特异引物扩增的野生型小鼠Chrm3基因片段可被限制性内切酶BanⅡ切为两个片段;而纯合子小鼠“丢失”该酶切位点,其PCR产物不能被切开;杂合子小鼠PCR产物被不完全切开,凝胶电泳结果可见三条带。本研究结果提示该策略可有效简化基因编辑动物建系鉴定工作,提高鉴定效率及改善阳性动物辨识效果。