假单胞杆菌BS1转座突变及高产生物表面活性剂突变株初步筛选

利用含转座子Tn917的温敏性质粒pTV1-OK转化假单胞杆菌BS1原生质体,成功获得3个稳定的转化子;通过Tn917诱导转座突变,产生大量突变体,构建了转座突变体库,采用特异引物对随机挑取的5株突变体进行PCR扩增,获得与预期大小一致片段,表明突变体基因组中有Tn917插入;通过对随机挑取24株突变体乳化(E24)性能测定,发现有一株突变体E24值达到67%,明显高于野生菌株。结果表明转座突变是假单胞杆菌BS1获得高产生物表面活性剂菌株的一种有效手段。     

LuxAB标记荧光假单胞菌的菜心根际定殖研究

目的:利用三亲本杂交方法将luxAB发光酶基因标记至荧光假单胞菌PF20001上,所获得的标记菌株PF20001-Lux能稳定发光。将该标记菌株制成微生物制剂,接种菜心进一步研究它在菜心根际的定殖动态和散布规律。方法:利用三亲本杂交方法将luxAB发光酶基因标记至荧光假单胞菌PF20001上,将该菌施与菜心生长土壤中,通过接合子发光检测及发光菌落的平板计数来分析荧光假单胞菌在菜心根际的定殖分布情况。结果:PF20001-Lux在根系周围的土壤中的有一定的定殖率,在根内主要定殖在3～4cm根内。PF20001-Lux在菜心种植后7d前就达到最高定殖水平达3.8×105CFU/g,随后逐渐下降。结论:PF20001-lux在菜心根际具备良好的适应能力。     

利用转座子Tn917构建单核细胞增生李斯特菌菌膜形成突变株

单核细胞增生李斯特菌菌膜形成相关基因和调控因子的分离和鉴定是阐明其菌膜形成分子机理的基础。利用原生质体转化这一方式,将带有转座子Tn917的质粒pTV1OK成功地转进了单核细胞增生李斯特菌。通过诱导Tn917转座,得到单核细胞增生李斯特菌Tn917插入突变库,转座率为10-7。经96孔细胞培养板筛选发现,菌株LM49形成菌膜能力明显大于野生型。该菌株在细胞培养板中培养４d后形成的紫色圆环的颜色明显深于野生型。用Tn917特异引物进行PCR扩增,结果显示只有以该突变株的DNA为模板才能得到相应大小的扩增产物,证实该菌株基因组中有Tn917插入。Tn917的插入使菌株LM49的菌膜形成能力增强。     

铜绿假单胞菌水解弹性蛋白能力相关基因的筛选与鉴定

【目的】研究铜绿假单胞菌弹性蛋白水解能力相关基因。【方法】应用人工Mu转座技术构建铜绿假单胞菌野生型菌株PA68的转座突变文库,从2000多个突变子中筛选得到4株弹性蛋白水解能力改变的突变子,并通过克隆及测序获得转座子插入位点侧翼的序列。将铜绿假单胞菌弹性蛋白酶结构基因lasB的转录启始区序列整合入载体pDN19lacΩ并将该重组质粒电转化入野生型菌株PA68及4个突变株中,对报告基因在不同菌株中的表达水平进行测定。【结果】发现4个突变株中Mu转座子分别插入lasA、galU、xcpZ和ptsP 4个基因。ptsP基因失活的突变株中,lasB基因的转录水平是野生型菌株的7%,xcpZ和lasA基因的失活使lasB基因的转录水平分别降低为野生株的54%和75%,galU基因的插入失活使lasB基因的转录上升了1倍。【结论】推测ptsP和galU基因很可能直接或间接地调控着弹性蛋白酶的生物合成。     

荧光假单胞菌2P24中opgGH基因影响抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚的产生

【目的】抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚(2,4-diacetylphloroglucinol,2,4-DAPG)是生防菌株荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens) 2P24防治植物病害的关键因子,然而对2,4-DAPG生物合成的调控通路并未完全解析。【方法】前期利用Tn5随机突变的方法获得一株对棉花立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)拮抗能力完全丧失的突变菌株W3,本研究利用基因互补等方法研究该突变体中被破坏的基因对菌株2P24分泌2,4-DAPG和其他生防相关性状的影响。【结果】Tn5插入位点及其序列分析表明突变菌株W3中Tn5破坏了opgG基因。鉴于opgG和opgH基因组成操纵子,利用同源重组技术构建了opgGH内缺失突变菌株。与野生菌株2P24相比,opgGH突变菌株中2,4-DAPG的产量显著降低。对其他生防相关性状的检测发现,突变opgGH基因并不影响群体感应系统(quorum sensing,QS)信号分子的产生、氢氰酸的产生以及生物膜的形成,但可抑制菌株2P24的游动性。转录融合实验进一步表明opgGH基因并不调控gacA基因及其调控...     

转座子Tn917插入位点侧翼序列的扩增

为了克隆到生防菌株的抗病基因,以一株对灰葡萄孢菌表现很高拮抗活性的蜡样芽孢杆菌B-02菌株为材料,利用转座子标签技术得到拮抗性消失的突变体,进而利用TAIL-PCR技术扩增出Tn917插入位点两侧的未知序列,利用生物信息学分析扩增序列,为进一步研究该基因片段与菌株拮抗性之间的关系奠定了基础。     

阴沟肠杆菌B8拮抗活性基因‘admA’及上游调控序列的克隆与功能鉴定

为了阐明水稻白叶枯病拮抗菌阴沟肠杆菌B8的作用机理,文章采用转座子标签法和染色体步移技术克隆到突变株B8B中Tn5插入位点周边拮抗活性相关片段,并通过基因敲除验证了获得的拮抗相关片段admA’上游调控序列的功能。以转座子中Kan抗性基因为标签,克隆了B8B菌株中Tn5插入位点左侧2 608 bp序列,经两次染色体步移得到Tn5插入位点右侧的2 354 bp序列。序列拼接后获得B8菌株拮抗相关序列4 611 bp的Bcontig。生物信息学分析显示该序列含有7个ORF,分别对应于3-磷酸甘油醛脱氢酶(GADPH)基因的部分编码区、2个LysR家族转录调控因子、弧菌假设蛋白VSWAT3-20465及成团泛菌(Pantoea agglomerans)andrimid生物合成基因簇的admA、admB和部分admC基因序列。B8B菌株Tn5插入分别位于同源于弧菌假设蛋白的anrPORF及‘admA’基因上游200 bp和894 bp处。通过同源重组技术,借助敲除质粒pMB-BG,获得拮抗活性消失的突变株B-1和B-3。结果表明B8B突变株中Tn5的插入可能影响了anrP蛋白的转录和表达,进而调控拮抗物质编码基因簇的生物合成。B8菌株中拮抗物质相关基因是类似于andrimid生物合成基因簇的基因家族,其上游调控区对该抗生素的生物合成具有重要的作用。     

利用转座系统在葡糖杆菌中表达山梨糖脱氢酶

目的：利用Mini—Tn5转座系统在葡糖杆菌中表达山梨糖脱氢酶（SDH）。方法：分离得到从山梨醇产糖的快生型小菌Y25K2,利用PCR方法扩增并分析快生型小菌的16SrDNA;构建pUT-mini—Tn5-Tet转座载体,将SDH基因（sdh）插入该载体,利用接合转移,将sdh整合至快生型小菌Y25K2的染色体,通过Western印迹检测SDH的表达。结果：16SrDNA鉴定结果初步表明快生型小菌为葡糖杆菌;构建得到pUT-mini—Tn5-Tet-sdh,将sdh整合至快生型菌Y25K2基因组,并检测到其在快生型小菌Y25K2中的表达。结论：利用Mini—Tn5转座系统在葡糖杆菌中表达了山梨糖脱氢酶。     

铜绿假单胞菌耐药性相关基因的筛选及鉴定

铜绿假单胞菌在人体内能引起严重的感染. 由于铜绿假单胞菌高水平的内在性和获得性耐药性, 使其引起的感染难以治愈. 为解决该问题, 弄清病原菌抗生素抗性的分子机制是一个关键. 本实验构建了含有17000个铜绿假单胞菌转座突变株文库, 并在LB固体平板上, 用7种抗生素在最小抑制浓度(MIC)和1/2MIC条件下, 筛选抗生素抗性发生变化的突变株. 结果确定了43株转座突变株, 每个突变株对至少一种抗生素的敏感性表现出增加3倍或降低1/2的表型. 通过随机PCR和DNA测序, 确定了这些铜绿假单胞菌突变体中转座子在基因组上的插入位点, 确定了被破坏的基因. 其中, 9个是已知的与抗生素抗性相关基因, 包括mexI, mexB和mexR; 24个是以前未知与抗性相关的基因, 包括一个菌毛合成基因pilY1, 这个菌毛合成基因的破坏导致菌株对羧苄青霉素的MIC增加了128倍. 此外, 43个基因中有12个是功能完全未知的基因. 这些基因的筛选鉴定有助于了解铜绿假单胞菌中抗生素抗性的产生机制, 这些基因或许可成为控制或扭转抗生素抗性的作用靶点.     

铜绿假单胞菌新基因PA0058插入失活对氨基糖苷类抗生素耐药性的影响

【目的】铜绿假单胞菌是一种重要的条件致病菌,临床上常引起难治性和顽固性感染,随着各种抗生素的广泛使用,该菌对多种抗生素呈现耐药性,研究其耐药性机理有着重要意义。【方法】以一株临床分离株Pseudomonas aeruginosa PA68作为出发菌株,应用人工Mu转座技术构建突变文库并从中筛选得到一株对链霉素抗性明显增强的菌株M122,并对突变株M122进行测序分析及表型检测。通过Southern杂交实验证实转座子是否为单拷贝插入,对突变株M122的基因表达谱与野生型PA68菌株进行对比分析。【结果】确定了Mu转座子在M122基因组上为单拷贝插入,插入位点为基因PA0058的第214 bp处。对M122进行表型检测,发现其对多种氨基糖苷类抗生素的耐药性均得到增强,通过转入携带完整基因PA0058的表达质粒可以使突变株M122的耐药性有所降低,利用同源重组的方法,在模式菌株P.aeruginosa PAK中进行PA0058基因敲除,得到的敲除株具有链霉素耐药性升高的表型。基因PA0058的缺失引起多种基因表达水平改变,尤其是katB、ahpC、ahpF等抗氧化酶基因转录表达显著增高。【结论】首次发现铜绿假单胞菌PA0058基因的插入失活提高了细菌对氨基糖苷类抗生素的耐药性,且导致突变株M122中抗氧化酶基因转录表达水平的上调。     

以转座子Tn5作弗氏中华根瘤菌的可识别生态学标记的研究──Tn5的水平转移及其对R．fredii Tn5突变株运动的影响

将一株弗氏中华根瘤菌（Ｒ．ｆｒｅｄｉｉ）ＱＢ１１３０的Ｔｎ５插入突变株ＯＮ－２用于生态学研究,以评估Ｔｎ５在自然环境中的水平转移以及各种水势下Ｔｎ５对突变株ＯＮ－２在土壤中运动的影响．试验表明,在自然潮湿的土壤中,Ｔｎ５本身的水平转移频率很低,且与Ｔｎ５插入相关的突变株卡那霉素抗性表型标记在非选择性平板上连续传４０代后仍然稳定．突变株ＯＮ－２与相对应的野生型菌株ＱＢ１１３０在各种相同水势的土壤中的运动无明显差异（Ｐ＝０．０１）,表明Ｔｎ５的插入不影响突变株的运动．因此,Ｔｎ５可作为研究Ｒ．ｆｒｅｄｉｉ基因工程菌大回应用的一个稳定有效的生态学标记．     

Isolation and characterization of transposon Tn5 mutants of Rhodobacter sphaeroides deficient in both nitrate and chlorate reduction.

Abstract The wild-type strain Rhodobacter sphaeroides DSM 158 is a nitrate-reducing bacterium with a periplasmic nitrate reductase. Addition of chlorate to the culture medium causes a stimulation of the phototrophic growth, indicating that this strain is able to use chlorate as an ancillary oxidant. Several mutant strains of R. sphaeroides deficient in nitrate reductase activity were obtained by transposon Tn5 mutagenesis. Mutant strain NR45 exhibited high constitutive nitrate and chlorate reductase activities and phototrophic growth was also increased by the presence of chlorate. In contrast, the stimulation of growth by chlorate was not observed in mutant strains NR8 and NR13, in which transposon Tn5 insertion causes the simultaneous loss of both nitrate and chlorate reductase activities. Tn5 insertion probably does not affect molybdenum metabolism since NR8 and NR13 mutants exhibit both xanthine dehydrogenase and nitrogenase activities. These results that a single enzyme could reduce both nitrate and chlorate in R. sphaeroides DSM 158.     

Transposon Tn5 mutagenesis of Pseudomonas fluorescens to isolate mutants deficient in antibacterial activity

Abstract Pseudomonas fluorescens was subjected to insertion mutagenesis studies using the transposon Tn5-GM to generate mutants deficient in antibacterial activity minus mutants. The transposon located on the temperature-sensitive plasmid pCHR84 was conjugally transferred into the non-pathogenic pseudomonad using the triparental mating procedure. Random integration of Tn 5 -GM into the chromosome of P. fluorescens was achieved by heat ttreatment of the transformed cells at 42°C. Approximately 2% of transconjugants revealed an auxotrophic phenotype indicating efficient integration of the employed transposon into the chromosome of P. fluorescens . One transposon insertion mutant was obtained showing an antibacterial activity minus phenotype. This mutant (MM-7) was found to be defective in the production of an unidentified antibacterial compound against B. subtilis . These results introduce Tn 5 transposon mutagenesis as a new useful tool for the molecular analysis of P. fluorescens .     

华癸中生根瘤菌共生质粒的定向标记、消除与结瘤功能的鉴定

采用Tn5-mob-sacB转座子对华癸中生根瘤菌(Mesorhizobium huakuii)菌株7653R的共生质粒进行定向标记,获得该质粒标记菌株7653RT14.利用sacB基因对蔗糖的敏感性,对标记质粒进行消除实验,获得7653R的共生质粒消除突变株7653R-1.测得Tn5-mob-sacB转座频率高于10-5.突变株的培养特征与出发菌株基本一致.采用琼脂管法对7653RT14和7653R-1进行回接实验,结果显示7653RT14能正常结瘤固氮,表明Tn5的插入并未影响其共生能力,但失去共生质粒的7653R-1则为不结瘤或只结个别小瘤.稳定性实验结果表明供试菌株的标记质粒在本实验条件下是稳定的,可以作为共生质粒转移的供体菌.     

利用Tn5转座子介导突变提高大肠杆菌丁醇生产水平

目前,对于构建高产丁醇大肠杆菌工程菌株的工作,主要是对丁醇通路和相关途径的基因进行理性改造。为进一步提升菌株的丁醇生产能力,需要发掘基因组上可影响丁醇生产能力的基因,但这很难通过已有认识或计算机模型进行预测。本工作以一株实验室前期构建的产丁醇大肠杆菌工程菌株为研究对象,利用Tn5转座子构建了一个含有1 196个菌株的突变文库。丙酮酸是丁醇的前体,并且在发酵终产物中,副产物丙酮酸的含量与丁醇的含量呈反相关,因此,可以利用丙酮酸的含量来间接反映丁醇的含量,而丙酮酸可用二硝基苯肼显色法进行快速测定,基于此,建立了96孔板——酶标仪快速筛选方法。利用该方法成功筛选到了比对照菌株丁醇产量提高了29%、49%、56%的3个突变体菌株。利用反向PCR及测序的方法,确定了其转座子插入位置分别为:pyk A、tdk、cad C基因。这些基因可以作为进一步提高菌株丁醇产量的靶点,同时这种利用Tn5转座子筛选基因靶标的策略也为构建其他微生物细胞工厂提供了新思路。     

Highly virulent strains of Pseudomonas solanacearum that are defective in extracellular-polysaccharide production

Extracellular polysaccharide (EPS) has long been regarded as one of the most important factors involved in wilting of plants by Pseudomonas solanacearum. By means of transposon Tn5 mutagenesis, we have isolated a class of mutants that have an afluidal colony morphology but retain the ability to cause severe wilting and death of tobacco plants. One such mutant, KD700, was studied in detail. By marker exchange mutagenesis, the altered colony morphology was shown to be the result of a single Tn5 insertion in a 14.3-kilobase EcoRI fragment. This defect could be corrected by introducing a homologous clone from a cosmid library of the wild-type, parental strain K60. The Tn5-containing fragment was introduced into other P. solanacearum wild-type strains by marker exchange, and these altered strains had the same afluidal phenotype as KD700. N-Acetylgalactosamine (GalNac), the major constituent of EPS of all wild-type strains of P. solanacearum, was not detected by gas chromatography-mass spectrometry analysis of vascular fluids from wilting plants infected by KD700. In contrast, GalNac was readily detected in similar fluids of plants infected by K60. Polysaccharides extracted from culture filtrates of KD700 contained approximately one-fifth of the GalNac present in polysaccharides from K60. No differences in growth rates in culture or in planta between the mutant and the parental strains were observed. Since strains that are deficient in EPS production can remain highly virulent to tobacco, we conclude that EPS, or at least its GalNac-containing component, may not be required for disease development by P. solanacearum.     

Transposon mutagenesis of the Pseudomonas aeruginosa PAO chromosome and the isolation of high frequency of recombination donors

Abstract The transposons Tn 5 and Tn 2521 have been loaded on to a temperature-sensitive, replication-defective mutant of the promiscuous IncP-1 plasmid R68 and used for transposon mutagenesis of the Pseudomonas aeruginosa PAO chromosome. Tn 5 was found to be particularly useful for the generation of new auxotrophic mutations and Tn 2521 for the generation of a range of high frequency of recombination donors by plasmid integration into the chromosome. The new origins and directions of chromosome transfer mediated by this conditional plasmid replication system will greatly facilitate improved genetic mapping of PAO.