色素生物合成相关PigE基因的缺失对紫色红曲霉Mp-21黄色素种类和产量的影响

红曲色素（MPs）是红曲霉次生代谢过程中产生的具有多种生物活性的天然色素,广泛应用于食品、化妆品和保健品行业。[目的]本研究从紫色红曲霉Mp-21中克隆了一个红曲色素产生相关PigE基因,并对其功能进行了鉴定。[方法]利用同源重组原理对PigE基因进行敲除,从表型、显微结构、生长速率、红曲色素、桔霉素等方面分析基因缺失前后的生物学特征变化。[结果]PigE基因的缺失主要导致黄色素产量的提高和种类的增多。与野生型Mp-21菌株以产生红色素为主的色素混合物相比,△PigE丧失了产生红色素的能力,并且新产生了至少5种新的黄色素。△PigE液体发酵13 d后,红曲色素的总色价达到了3548.2 U/g,约为野生型Mp-21菌株的4.82倍;而△PigE桔霉素的产量没有显著变化,但产生的时间延迟。[结论]PigE基因的缺失可能阻断了黄色素向橙色素的转化途径,使△PigE更趋向于黄色素的形成。由于红色素的形成需要较复杂的条件,如培养基中的氨基酸和适宜的pH值等,△PigE更倾向于先合成黄色素,丧失了产生红色素的能力。本研究为高产黄色素基因工程红曲霉菌株的构建提供了一种可能的途径。     

基于RNA-Seq分析MpigE在红曲霉色素生物合成中的转录调控

【目的】分析MpigE的缺失在转录水平对红曲色素产生的影响。【方法】对实验室保存的野生型紫色红曲霉(Monascus purpureus)Mp-21和△MpigE菌株进行高通量转录组测序、注释、表达差异基因功能富集分析和基因通路富集分析,在转录水平揭示MpigE缺失后红曲霉色素产量变化的原因。【结果】通过RNA-Seq测序,每个样品获得7.5–8.5 Gb的原始数据,经过拼接后得到7219个转录本(Unigenes),其中成功注释的为5692个。差异基因表达富集分析发现基因缺失菌株△MpigE相较于野生型菌株Mp-21上调差异基因达到199个,下调差异基因为293个。【结论】MpigE的缺失能够促进红曲霉中中央碳代谢和乙酰辅酶A代谢相关基因的表达以此影响色素生物合成。     

色素生物合成相关PigE基因的缺失对紫色红曲霉Mp-21黄色素种类和产量的影响（英文）

红曲色素(MPs)是红曲霉次生代谢过程中产生的具有多种生物活性的天然色素,广泛应用于食品、化妆品和保健品行业。【目的】本研究从紫色红曲霉Mp-21中克隆了一个红曲色素产生相关PigE基因,并对其功能进行了鉴定。【方法】利用同源重组原理对PigE基因进行敲除,从表型、显微结构、生长速率、红曲色素、桔霉素等方面分析基因缺失前后的生物学特征变化。【结果】PigE基因的缺失主要导致黄色素产量的提高和种类的增多。与野生型Mp-21菌株以产生红色素为主的色素混合物相比,△PigE丧失了产生红色素的能力,并且新产生了至少5种新的黄色素。△PigE液体发酵13 d后,红曲色素的总色价达到了3548.2 U/g,约为野生型Mp-21菌株的4.82倍;而△PigE桔霉素的产量没有显著变化,但产生的时间延迟。【结论】PigE基因的缺失可能阻断了黄色素向橙色素的转化途径,使△PigE更趋向于黄色素的形成。由于红色素的形成需要较复杂的条件,如培养基中的氨基酸和适宜的pH值等,△PigE更倾向于先合成黄色素,丧失了产生红色素的能力。本研究为高产黄色素基因工程红曲霉菌株的构建提供了一种可能的途径。     

丝状真菌Podospora anserina中光敏色素基因的鉴定及功能分析

光敏色素在细菌和植物发育中起着关键作用,但它们在真菌中的生物学功能尚不完全清楚。【目的】探究光敏色素基因PaPhy1和PaPhy2在Podospora anserina有性生殖和无性发育中的作用及其调控机制。【方法】利用同源重组方法对P.anserina中2个光敏色素基因PaPhy1和PaPhy2进行定点敲除,获得光敏色素基因缺失菌株ΔPaPhy1和ΔPaPhy2,并通过遗传杂交构建双重突变体ΔPaPhy1ΔPaPhy2;分析突变型菌株和野生型菌株在不同光照下有性生殖、无性发育、生长速率和活性氧代谢等方面的差异,明确光敏色素基因在P.anserina中的主要功能。【结果】白光和蓝光诱导P.anserina子实体的形成,ΔPaPhy在光照下产生子实体的数量减少,ΔPaPhy的生命周期延长。【结论】光敏色素基因与P.anserina有性生殖密切相关;ΔPaPhy的衰老延迟和活性氧代谢有关。本研究的结果为进一步探索光照对丝状真菌繁殖调控机制以及抗衰老研究提供了新的思路。     

蛋白-O-岩藻糖基转移酶1基因CfPOFUT1在果生炭疽菌中的功能分析

【目的】蛋白-O-岩藻糖基转移酶1 (protein O-fucosyltransferase 1,POFUT1)是催化蛋白质O-岩藻糖基化的关键酶,在动物和人体内被证明调控一系列的生理病理过程,然而POFUT1基因在果生炭疽菌乃至真菌中还未见报道。本研究旨在克隆果生炭疽菌中CfPOFUT1基因,并分析其生物学功能。【方法】利用RT-PCR技术扩增CfPOFUT1的基因并进行生物信息学分析,构建了CfPOFUT1基因的沉默和过表达载体,通过PEG介导法将载体导入原生质体中获得CfPOFUT1基因的沉默和过表达突变体。测定了野生型菌株、CfPOFUT1沉默菌株和过表达菌株在PDA上的菌丝生长、分生孢子产生、萌发与附着胞形成、胁迫应答和致病力、杀菌剂敏感性等生物学表型。【结果】与野生型菌株相比,基因过表达突变体产孢量显著增加,致病力增强,对嘧菌酯敏感性降低,但对多菌灵和咪鲜胺敏感性增强。基因沉默突变体产孢量减少,细胞壁完整性、内质网应激敏感性提高,致病力减弱,对嘧菌酯敏感性提高,但对多菌灵和咪鲜胺敏感性降低。【结论】CfPOFUT1基因参与调控果生炭疽菌分生孢子产量,细胞壁完整性、内质网对应激和药剂敏感性,并对其致病性也具有一定的影响。     

双组分系统EnvZ/OmpR促进副溶血弧菌抵抗碱胁迫的作用机制

【目的】探究双组分系统(two-component system,TCS)EnvZ/OmpR对副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus,VP)抵抗碱胁迫的作用机制。【方法】用SMART在线工具(https://smart.embl.de/)鉴定出副溶血弧菌基因组中的双组分系统EnvZ/OmpR,再利用同源重组技术将envZ和ompR基因分别进行缺失,构建相应回补株,比较各菌株的生长曲线来检测相应基因对细菌适应高渗透胁迫和碱胁迫的作用,并结合qRT-PCR及荧光检测系统,筛选参与EnvZ/OmpR抵抗碱胁迫的下游靶基因,鉴定该双组分系统对下游基因的调控机制。【结果】在副溶血弧菌基因组中鉴定出vp0155/vp0154编码EnvZ/OmpR双组分系统同源蛋白。△ompR菌株在高渗透胁迫和碱胁迫中的生长能力明显弱于野生株,而回补株C△ompR、△envZ和C△envZ菌株生长能力与野生株类似。在△ompR菌株中,孔道蛋白基因vp1218、vp0493、vpa1745、vpa0085与vpa1308的转录水平均明显低于野生株,并且发现这些孔道蛋白基因缺失株(△vpa1308除外)在碱性环境中生长能力均明显弱于野生株。OmpR蛋白可直接抑制调控因子AphB基因转录,而△aphB菌株在碱胁迫中的生长能力明显强于野生株。此外,AphB蛋白可直接抑制孔道蛋白基因vp0493和vpa0085转录。【结论】双组分系统EnvZ/OmpR促进副溶血弧菌抵抗碱胁迫,其中OmpR蛋白可通过抑制调控因子AphB的表达,以促进部分孔道蛋白的表达,从而增强副溶血弧菌抵抗碱胁迫的能力。     

大肠杆菌Zn2+敏感突变株构建及其功能验证

【背景】Zn²⁺在细胞解毒及许多生理过程中发挥着关键作用,Zn²⁺转运蛋白已逐渐引起人们的重视。在大肠杆菌中,zntA和zitB是2个外排Zn²⁺的关键基因。【目的】构建大肠杆菌Zn²⁺敏感突变株,并对其功能进行验证。【方法】以Escherichia coli DH5α为出发菌株,利用λ Red重组系统,通过携带卡那霉素抗性基因的同源重组片段敲除zntA基因。在单基因敲除菌株基础上,利用携带庆大霉素抗性基因的同源重组片段敲除zitB基因,获得一株敲除了zntA和zitB的双基因敲除菌株KZAB04。通过功能互补实验检测基因敲除菌株及对照菌株对不同浓度Zn²⁺的敏感程度。【结果】基因敲除菌株KZAB04比出发菌株E.coli DH5α具有更高的Zn²⁺敏感性。【结论】大肠杆菌Zn²⁺敏感突变株构建成功。该菌株的构建为zntA和zitB基因功能的研究提供了必要条件,同时也为其他Zn²⁺转运蛋白基因的功能鉴定与分析奠定了基础。     

鼠伤寒沙门菌小RNA RybB及伴侣蛋白Hfq对孔蛋白OmpD的表达调控

【目的】探究小RNA (small RNA, sRNA) RybB和伴侣蛋白Hfq对沙门氏菌孔蛋白OmpD表达的调控作用。【方法】以鼠伤寒沙门菌(Salmonella Typhimurium, STM)为研究对象,将含有编码β-半乳糖苷酶的lacZ报告基因的pCE40质粒转入ompD基因单缺失菌株中以获得lacZ报告菌株;在此基础上,利用P22噬菌体转导技术分在lacZ报告菌株中构建rybB全序列缺失、hfq全序列缺失、hfq点序列敲除和hfq序列截短以获得双突变实验菌株,以及rybB全序列缺失和hfq全序列缺失的三突变实验菌株。通过β-半乳糖苷酶活性试验和RT-qPCR探究sRNA RybB及伴侣蛋白Hfq对孔蛋白OmpD表达的调控作用。【结果】成功在lacZ报告菌中构建rybB全序列缺失、hfq全序列缺失、hfq点序列敲除和hfq序列截短等双缺失实验菌株,以及rybB全序列缺失和hfq全序列缺失的三突变实验菌株。与野生型(wild type, WT)菌株相比,在lacZ报告菌株中,hfq基因截短为87个氨基酸序列的突变株中的OmpD蛋白活性下调了2.16%,其余实验株OmpD蛋白的β-半乳糖苷酶活性均呈上升趋势。与WT菌株相比,实验菌株ompD基因转录水平除了STM LT2∆ompD::lacZΔhfq65的上调不具有显著性外,其余实验菌株均显著(P<0.05)上调,其中lacZ报告菌株、rybB全序列缺失和hfq全序列缺失的三突变实验菌株ompD基因转录水平上调最明显,为1.83倍。【结论】ompD基因的转录及蛋白表达主要受hfq基因和sRNA RybB的负反馈调节;Hfq的远端面在对ompD基因的转录抑制中起关键作用。通过多个基因突变菌株的构建,阐述了sRNA伴侣蛋白Hfq与孔蛋白OmpD的相互作用关系,探索了Hfq对ompD的调控关键区域,丰富了sRNA的调控理论。     

拟态弧菌金属蛋白酶基因PrtV缺失株的构建及生物学特性分析

【背景】研究发现PrtV基因编码含多囊肾病(polycystic kidney disease)结构域的金属蛋白酶,其在多种细菌的致病过程中具有重要作用。拟态弧菌是一种感染多种水生动物的重要病原菌,PrtV基因在拟态弧菌致病中的作用尚不清楚。【目的】探究PrtV基因对拟态弧菌致病相关生物学特性的影响。【方法】采用自然转化的方法构建拟态弧菌PrtV基因缺失株(ΔPrtV),同时通过基因与质粒重组后电转化导入缺失株构建回补株(ΔPrtV/pPrtV),对突变株的生长特性、生化特征、生物被膜形成、自聚集能力、胞外产物卵磷脂酶和蛋白酶活性,以及致病性和细胞毒性等进行分析。【结果】与野生株相比,缺失株的生长特性、生物被膜形成、自聚集能力和卵磷脂酶活性无变化,但分解尿素、甘氨酸、香豆酸盐、鸟氨酸和赖氨酸的理化特性改变;胞外产物蛋白酶活性显著降低(P<0.05),细胞毒性显著下降(P<0.05),对杂交鲇的致病力下降10倍。【结论】PrtV基因与拟态弧菌的细胞毒性及致病性等多种生物学特性有关。该结果为进一步解析拟态弧菌PrtV基因功能及其致病机制提供了依据。     

紫色红曲霉Mp-21 MpMcrA基因的克隆与生物信息学分析

McrA为最近在构巢曲霉(Aspergillus nidulans)中发现的全局调控因子，具有调控丝状真菌生长发育和次级代谢的作用，利用生物信息学分析方法找到并克隆紫色红曲霉（Monascus purpureus）中mcrA基因，将其命名为MpMcrA。分析MpMcrA蛋白质理化性质、亲疏水性、亚细胞定位、信号肽、跨膜区域及磷酸化位点、转录因子结合位点以及蛋白质二级结构。利用ProtParam、ProtScale、PSORTII、SignalP4.1等生物信息学软件对MpMcrA进行系统分析。 结果表明，MpMcrA基因长1 356 bp，其中含有3个外显子，2个内含子，编码410个氨基酸，与构巢曲霉序列比对蛋白相似性高达64％。预测结果显示，MpMcrA属于亲水蛋白，位于细胞核可能性大，不存在跨膜区域，不属于膜蛋白；不存在剪切位点，不属于分泌蛋白；基因含有54个潜在的磷酸化位点；可能存在5个转录因子结合位点；蛋白结构大部分为无规则卷曲，整体结构较松散。对MpMcrA基因进行了生物信息学分析，得到了基因特征和分析结果。初步确定MpMcrA基因为构巢曲霉同源mcrA基因，在红曲霉中未见有报道。     

地黄C3H基因的克隆及生物信息学分析

香豆酸-3-羟化酶属于植物中最大的蛋白酶细胞色素P450家族之一,在植物生命活动中发挥着重要作用。为了解地黄香豆酸-3-羟化酶基因RgC3H合成毛蕊花糖苷的功能,该研究基于地黄代谢组学分析获得KEGG途径中的C3H,采用多重比对在NCBI中获得同源基因的一个保守序列,并基于该保守序列和地黄SRA数据库,采用电子克隆和RT-PCR克隆技术获得地黄C3H基因全长CDS(RgC3H),对其进行生物信息学分析。结果表明:RgC3H基因全长为1 530 bp,且编码一个含509个氨基酸、分子量为57.91 kD、无信号肽的蛋白质; 基于氨基酸序列的结构分析显示,RgC3H有一个保守区域-P450结构域; 系统进化分析结果显示,RgC3H与芝麻和猴面花的C3H基因具有很高的同源性。上述结果为进一步研究RgC3H基因在地黄毛蕊花糖苷生物合成途径中的作用奠定了基础。     

Presence of Rhizobium Etli bv . Phaseoli and Rhizobium Gallicum bv . Gallicum in Egyptian Soils

Seven bean rhizobial strains EBRI 2, 3, 21, 24, 26, 27 and 29 identified as Rhizobium etli, and EBRI 32 identified as Rhizobium gallicum, isolated from Egyptian soils and which nodulated Phaseolus vulgaris efficiently, were subjected to hybridization with a nifH probe in order to estimate the copy number of this gene. Seven strains (EBRI 2, 3, 21, 24, 26, 27 and 29) which were only able to nodulate Phaseolus vulgaris, contained three copies of the nifH gene, consistent with their identification as Rhizobium etli bv. phaseoli. Only one strain (EBRI 32) which nodulated both Phaseolus vulgaris and Leucaena leucocephala, had one copy of nifH gene. This confirmed the classification of this strain as Rhizobium gallicum bv. gallicum.     

苏云金芽胞杆菌杀线虫伴胞晶体蛋白基因cry6Aa的克隆与表达

通过对晶体蛋白N-末端氨基酸测序,设计简并探针,从对根结线虫高毒力苏云金芽胞杆菌YBT-1518菌株中克隆到1个含有杀线虫晶体蛋白基因的片段。序列测定表明该序列含有两个ORF(orf1和orf2),其中orf1与基因cry6Aa1同源性为98%,已在GenBank上登录(Acc.NO.AF499736),并被命名为cry6Aa2。将克隆的该片段克隆到穿梭载体pHT304上,并转化苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171,重组菌株可形成米粒状伴胞晶体。生物测定表明,表达的毒素蛋白对北方根结线虫的LC₅₀为9.47μg/mL,毒力与出发菌株(10.74μg/mL)相当。     

柠条锦鸡儿F3H基因克隆及功能分析

柠条锦鸡儿为豆科灌木,对各种环境胁迫具有较强的适应能力,类黄酮是天然的抗氧化剂,花青素属类黄酮化合物,逆境胁迫会影响植物体内花青素的合成,而黄烷酮3-羟化酶(F3H)是花青素生物合成所必需的一种关键酶。该研究成功分离克隆了柠条锦鸡儿的F3H基因,命名为CkF3H。CkF3H基因的开放阅读框(ORF)为1095 bp,编码364个氨基酸,推测的蛋白质分子量为41.3 kDa,理论等电点为5.9。生物信息学分析发现,CkF3H基因序列与其它植物F3H有较高的一致性,推测CkF3H蛋白与其它植物F3H蛋白具有相似的功能。利用染色体步移法克隆得到CkF3H起始密码子ATG上游468 bp的启动子序列,PlantCARE软件分析表明,该序列具有启动子的基本元件CAAT-box和TATA-box以及多种与逆境胁迫相关的顺式调控元件。实时荧光定量PCR分析表明,CkF3H在柠条的根、茎和叶中均有表达,没有组织特异性;CkF3H的表达受低温、高盐、干旱和高温胁迫的诱导,并且在低温胁迫下,CkF3H的表达还受到光周期的影响。综上所述,研究结果表明CkF3H基因在柠条锦鸡儿适应低温、高盐、干旱和高温胁迫的过程中发挥作用。     

白菜CesA基因家族鉴定及表达模式分析

为探究CesA基因家族在白菜生长发育及纤维素合成过程中的作用机制,该文通过生物信息学的方法,以白菜的全基因组序列为研究区域,进行理化特征、基因结构、进化特征、保守基序及结构域、顺式作用元件和组织表达等鉴定分析。结果表明:(1)共鉴定出16个编码纤维素合成酶亚基的CesA基因,该家族成员所编码蛋白的理论等电点为4.76～9.12,相对分子量为17.76～122.67 kD,长度为153～1 089 aa。(2)15个基因不均匀地分布于白菜的7条染色体上,Bra036008定位于scaffold上。(3)大部分成员包含4～14个外显子,1～11个保守基序。(4)该家族具有保守的DDD-QXXRW 保守功能域。(5)该家族编码蛋白主要分布在质膜上,二级结构以无规则卷曲与α-螺旋为主,多数成员都含有CesA蛋白典型的N端、C端和跨膜区。(6)CesA基因在茎中表达量相对较高,其中Bra011865、Bra023952和Bra029874在茎、叶、花中显著表达。该研究结果为后续深入研究CesA基因功能以及白菜生长发育研究奠定了基础。     

中国水仙NtAP1基因的克隆与表达分析

采用RT-PCR和RACE技术,从中国水仙(Narcissus tazetta var.chinensis)幼嫩花芽中分离得到1个与花发育相关的MADS-box基因,将其命名为NtAP1(GenBank登录号为JN704304)。该基因全长1 155bp,含有1个762bp的开放阅读框,编码253个氨基酸。系统进化分析表明,该基因属于AP1-like基因。半定量RT-PCR分析表明,该基因在水仙品种‘金盏银台’和‘玉玲珑’的花瓣、副冠、雄蕊和雌蕊中均有表达,且在雌蕊中的表达量最高。研究认为,该实验分离出的NtAP1基因在‘玉玲珑’重瓣的形成过程中没有发挥重要的作用。     

荧光假单胞菌CLW17菌株pqqE和GDH基因的功能

[背景]磷是植物生长所必需的大量元素,但绝大多数不能被植物吸收利用。然而溶磷微生物能够分泌有机酸来溶解土壤中难溶性磷,提高土壤中磷的利用率,促进植物生长,提高作物的产量和品质。[目的]探究高效解磷荧光假单胞菌CLW17菌株的pqqE和GDH基因的生理学功能。[方法]利用生物在线软件对2个基因编码蛋白进行生物信息学分析。利用同源重组技术分别获得pqqE和GDH基因缺失突变株(CLW17ΔpqqE,CLW17ΔGDH),并使用接合转移的方式获得回补菌株(ΔpqqE/pqqE,ΔGDH/GDH)。分别采用NBRIP培养基、钼锑抗比色法及高压液相色谱法(HPLC)对野生型、突变株及互补株的溶磷及产有机酸能力进行检测。[结果]pqqE和GDH基因编码氨基酸数目分别为390和803,均无信号肽。pqqE无跨膜结构域,而GDH预测有5个跨膜结构域。pqqE和GDH基因是CLW17菌株的溶磷相关基因,2个基因的缺失均使该菌株的溶磷能力显著下降,而回补株可以恢复溶磷能力。CLW17野生株能分泌多种有机酸,其中葡萄糖酸(gluconic acid,GA)含量最多,其次是乙酸;但敲除株产有机酸的能力明显降低...     

沙柳SpsLAS基因超表达对拟南芥营养生长的影响

用沙柳SpsLAS基因构建35S∷SpsLAS超表达载体并转化野生型拟南芥,对转基因拟南芥进行表型观察,利用荧光定量PCR,对分枝、生长素及细胞分裂素相关基因进行表达分析。结果显示:(1)成功构建35S∷SpsLAS超表达载体,并获得9株纯合转基因株系,且转基因株系的萌芽速率快于野生型(对照),生活周期也较长;其中7个株系表现为生长迅速、株高增加、莲座叶叶片增大、分枝增加,2个株系表现为矮化、分枝增加、育性降低等一系列变化。(2)荧光定量PCR显示,与对照相比24h时转基因株系幼苗生长素及细胞分裂素途径关键基因无明显变化,4d时各基因在各转基因株系呈上调趋势;30d时分枝相关基因RAX1、RAX3表达量均上调,而MAX1、MAX3、REV、AXR1无明显变化。研究表明,SpsLAS基因过表达对拟南芥株型、莲座叶有明显影响,该研究结果为进一步研究该基因对分枝调控机制奠定了基础。