fliL基因显著影响艰难拟梭菌运动功能及产孢能力

鞭毛基底体相关FliL家族蛋白(flagellar basal body-associated FliL family protein,fliL)基因编码FliL蛋白,FliL是一种与鞭毛基体相结合的单跨膜蛋白。为研究艰难拟梭菌fliL基因功能,使用非等长同源臂偶联等位交换(allele-coupled exchange,ACE)方法成功构建了fliL基因缺失(ΔfliL)和回补(::fliL)突变株,研究突变菌株与野生型菌株(CD630)生长曲线、抗生素敏感性、pH耐受性、运动能力及产孢能力等表型的差异。结果显示,菌株ΔfliL生长速率及最大生物量均小于菌株CD630,::fliL回补菌株生长情况回复至野生型。与CD630菌株相比,ΔfliL对阿莫西林、氨苄青霉素、诺氟沙星的敏感性提高,对卡那霉素、四环素敏感性降低,::fliL抗生素敏感性部分回复至野生型水平。与CD630菌株相比,ΔfliL游泳运动能力显著降低,::fliL运动能力超越野生型菌株CD630。相比菌株CD630,菌株ΔfliL在pH值为5时耐受能力显著提高,在pH值为9时,耐受能力显著降低。除此之外,ΔfliL产孢能力较CD630显著降低,::fliL产孢能力部分恢复。以上结果表明,艰难拟梭菌fliL基因与其运动能力、抗生素敏感性、环境耐受能力和产孢能力密切相关,可能进一步影响艰难拟梭菌菌株的致病力。     

BldM对密旋链霉菌Act12形态发育及抗生素合成的调控

【目的】以多效生防菌株——密旋链霉菌(Streptomyces pactum) Act12为研究材料，探究转录因子BldM对生防链霉菌Act12形态发育及抗生素合成的调控作用。【方法】通过基因工程手段构建bldM基因缺失突变株△bldM及过表达突变株OE-bldM，利用扫描电镜观察、抑菌实验、高效液相色谱检测和实时荧光定量PCR探究缺失突变株△bldM及过表达突变株OE-bldM与野生型(wild) Act12在形态发育、生长速率、寡霉素产量及抗病原菌能力等方面的差异。【结果】经测序验证bldM基因缺失突变体△bldM及过表达突变体OE-bldM均构建成功，其中△bldM寡霉素D产量明显降低且无法形成气生菌丝，而过表达突变株OE-bldM的气生菌丝更加密集，产孢更为丰富。与野生型菌株相比，OE-bldM的寡霉素D产量增加了23%，编码寡霉素核心合成酶基因的转录水平上调了2-3倍，抑菌活性显著增强。【结论】全局性转录调控因子BldM不但能影响Act12气生菌丝及孢子形成，并且参与正调控Act12寡霉素的合成，本研究结果为转录因子BldM的调控功能进行了新的挖掘和补充，并为后续深入研究密旋...     

空肠弯曲菌fliD基因突变株的构建及其生物学特性

【目的】研究fliD基因对空肠弯曲菌生物学特性的影响,为阐明该基因的功能和作用机制奠定基础。【方法】利用同源重组技术构建fliD基因的插入失活突变株NCTC11168△fliD,并通过与野生株比较,对fliD突变株生长速率、运动力、黏附力和侵袭力等生物学特性进行研究。【结果】与野生型NCTC11168相比,突变株NCTC11168△fliD的生理生化特性不变;突变株的生长速率无明显变化;MH半固体穿刺实验中,突变株只能在接种处生长,运动力明显减弱;在Caco-2细胞黏附、侵袭实验中,fliD突变株的黏附率和侵袭率分别为164.00±19.49、55.00±6.09,fliD基因失活使得突变株的黏附率和侵袭率显著降低(0P0.01)。【结论】fliD基因是空肠弯曲菌运动能力重要的分子基础,与空肠弯曲菌感染细胞的黏附侵袭作用密切相关,即与空肠弯曲菌的致病性密切相关。     

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的敲除对北京棒杆菌PD-67的生理代谢的影响

【目的】为了优化L-色氨酸合成的前体供应,构建北京棒杆菌PD-67(Corynebacterium pekinense PD-67)磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(EC:4.1.1.31,phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPCx)基因ppc敲除的菌株,并研究ppc基因敲除对菌株生理特性的影响。【方法】运用PCR技术扩增ppc基因的上游和下游序列,构建带有目标基因内部缺失的基因整合载体。通过同源重组技术将C.pekinense PD-67的ppc基因敲除,构建ppc基因缺陷突变株C.pekinense PD-67-Δppc。通过摇瓶发酵研究突变株的生理特性,并测定突变株丙酮酸激酶和丙酮酸羧化酶的活性。【结果】PCR验证和PEPCx活性分析结果表明,筛选到ppc缺陷的突变株。摇瓶发酵结果表明,与出发菌株相比,突变株的生长速率下降,生物量降低20%,L-色氨酸积累降低62%,丙酮酸激酶活力提高,而丙酮酸羧化酶活力下降。【结论】C.pekinense PD-67的ppc基因敲除以后,对菌株的代谢影响较大。仅通过阻断PEPCx催化的回补途径,减少磷酸烯醇式丙酮酸的分支代谢,不能提高该菌株L-色氨酸的积累。     

假单胞菌株M18中pqsA突变株的构建及其对plt的调控

【目的】根际铜绿假单胞菌M18能产生藤黄绿菌素(Plt)和吩嗪-1-羧酸(PCA)两种主要的抗生素。其PqsR/PQS群体感应系统由应答调控蛋白PqsR与信号分子PQS组成。前期研究已经表明pqsR负调控Plt生物合成及基因簇表达。本论文旨在研究PQS分子对Plt合成及基因表达的调控作用。【方法】从M18基因组中扩增PQS合成基因pqsA,通过同源重组技术构建假单胞菌M18的pqsA突变菌株M18pqsA。利用lacZ报告基因分析、信号分子添加实验等,研究PQS对Plt合成及基因表达的调控作用。【结果】在KMB培养基中,分别比较野生型菌株M18和突变菌株M18pqsA的Plt产量,突变菌株的Plt产量存在较小幅度的升高,约为野生型菌株的1.53倍。添加PQS对plt表达存在一定程度但不是很显著的负调控作用。【结论】PQS分子对Plt生物合成及基因表达存在部分负调控作用。     

分枝杆菌glpX基因的功能

摘要:【目的】构建耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)glpX基因敲除株,研究其在生理代谢中的功能。【方法】利用分枝杆菌噬菌体Che9c重组系统构建耻垢分枝杆菌glpX 基因敲除株;比较野生株及突变株在不同碳源培养条件下的生长差异;通过荧光实时定量PCR,比较野生株在以葡萄糖或油酸为唯一碳源培养下,glpX基因的表达水平。【结果】glpX突变株在以甘油或油酸为唯一碳源的培养基中无法生长;野生株在以油酸为唯一碳源培养下,glpX基因表达上调。【结论】glpX基因编码了分枝杆菌糖异生途径必需的和非冗余的果糖1,6-二磷酸酶(fructose 1,6-bisphosphatase,FBPase)。     

Tn5介导的致病性副溶血弧菌溶血能力差异突变株表型分析

【目的】构建致病性副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus,Vp)突变体库,分析溶血能力差异突变株表型特征,为深入挖掘和认识tdh的调控机制提供研究基础。【方法】利用双亲本接合法,将Mini-Tn5-Km2片段随机插入致病性Vp (ATCC 33846)基因组,并以含有卡那霉素(Km)和氨苄青霉素(Amp)的TCBS选择性培养基进行突变株(KmRAmpS)筛选;结合PCR方法对突变菌株进行Km基因筛查,构建在不同基因位点随机插入突变的Vp突变体库。以我妻氏血平板筛选溶血表型变化菌株,并对其生长曲线、菌膜形成能力和运动能力进行测定。【结果】采用双亲本接合法,成功建立包含490株Vp突变株的突变体库,并获得5株溶血表型变化稳定的菌株(2株为溶血能力上调,3株为下调)。5株突变株在生长速率、菌膜形成能力及运动能力方面与亲本株有显著性差异。其中,2株溶血能力上调菌株及1株溶血能力下调菌株在运动能力、生长速率和菌膜形成能力方面较亲本株显著降低(P<0.05);另2株溶血能力下调菌株菌膜形成能力较亲本株显著提高(P<0.05)。【结论】Tn5转座子可用于建立Vp突变体库;Vp溶血能力与其表型特征具有相关性;研究所获得的5株溶血表型突变株为进一步探讨Vp tdh的调控机制奠定基础。     

流式细胞术在乳酸菌自溶检测中的应用

【目的】使用流式细胞术(Flow Cytometric)建立一种新的检测方法,可快速筛选自溶度不同的乳酸菌菌株。【方法】菌悬液经20mmol/L的PI-PBS染液在4℃条件下避光染色30min,上流式细胞仪进行测定,检测器激发光波长488nm,检测波长630nm,每个样品收集1×105个细胞,联机使用CellQuest软件分析结果。【结果】阳性染色细胞数与细胞总数之比很好地反映菌液中自溶细胞与非自溶细胞的比例关系,整个检测过程耗时仅为1h左右。【结论】与传统检测方法比较,FCM测定结果稳定可靠,检测时间短,为乳酸菌的自溶特性研究及筛选自溶度不同的菌株用作商业发酵剂提供了便利条件。     

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。     

分枝杆菌glpX基因的功能

【目的】构建耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)glpX基因敲除株,研究其在生理代谢中的功能。【方法】利用分枝杆菌噬菌体Che9c重组系统构建耻垢分枝杆菌glpX基因敲除株;比较野生株及突变株在不同碳源培养条件下的生长差异;通过荧光实时定量PCR,比较野生株在以葡萄糖或油酸为唯一碳源培养下,glpX基因的表达水平。【结果】glpX突变株在以甘油或油酸为唯一碳源的培养基中无法生长;野生株在以油酸为唯一碳源培养下,glpX基因表达上调。【结论】glpX基因编码了分枝杆菌糖异生途径必需的和非冗余的果糖1,6-二磷酸酶(fructose 1,6-bisphosphatase,FBPase)。     

油茶果生炭疽菌小分子GTP酶Rab7的功能研究

【目的】炭疽病是油茶的一种重要病害,果生炭疽菌是油茶炭疽病的主要致病菌。本文对果生炭疽菌小分子GTP酶Rab7进行研究,为油茶炭疽病的防控治理提供依据。【方法】构建CfRAB7基因敲除载体,通过PEG介导的原生质体转化、抗性筛选和PCR电泳验证获得果生炭疽菌突变体菌株△Cfrab7和互补菌株△Cfrab7/CfRAB7。进一步分析CfRAB7基因敲除突变体△Cfrab7的生长、产孢、附着孢的形成、胁迫应答、液泡融合和致病力等生物学表型。【结果】在PDA和MM培养基上,突变体△Cfrab7的菌落直径显著减小,产孢量和附着孢形成率显著降低,且不能穿透玻璃纸;在10mmol/LH2O2条件下,△Cfrab7生长受到明显抑制;进一步研究发现突变体△Cfrab7液泡无法正常融合,在油茶有伤和无伤的幼叶上均不发病。【结论】CfRAB7基因参与调控果生炭疽菌生长产孢、附着孢形成、H2O2胁迫应答、液泡融合和致病力。     

Cwp22, a novel peptidoglycan cross-linking enzyme,plays pleiotropic roles in Clostridioides difficile

Clostridioides difficile is a Gram-positive, spore-forming, toxin-producing anaerobe pathogen, and can induce nosocomial antibiotic-associated intestinal disease. While production of toxin A (TcdA) and toxin B (TcdB) contribute to the main pathogenesis of C. difficile, adhesion and colonization of C. difficile in the host gut are prerequisites for disease onset. Previous cell wall proteins (CWPs) were identified that were implicated in C. difficile adhesion and colonization. In this study, we predicted and characterized Cwp22 (CDR20291_2601) from C. difficile R20291 to be involved in bacterial adhesion based on the Vaxign reverse vaccinology tool. The ClosTron-generated cwp22 mutant showed decreased TcdA and TcdB production during early growth, and increased cell permeability and autolysis. Importantly, the cwp22 mutation impaired cellular adherence in vitro and decreased cytotoxicity and fitness over the parent strain in a mouse infection model. Furthermore, lactate dehydrogenase cytotoxicity assay, live-dead cell staining and transmission electron microscopy confirmed the decreased cell viability of the cwp22 mutant. Thus, Cwp22 is involved in cell wall integrity and cell viability, which could affect most phenotypes of R20291. Our data suggest that Cwp22 is an attractive target for C. difficile infection therapeutics and prophylactics.     

里氏木霉翻转酶DRS2对木质纤维素降解酶基因表达及分泌的影响

[目的]本研究以工业生产菌株里氏木霉为研究对象,鉴定翻转酶基因drs2对其纤维素酶表达及分泌的影响.[方法]首先通过BLAST序列比对,从里氏木霉中鉴定出翻转酶基因drs2,并通过同源重组的方法在里氏木霉中构建了drs2基因的敲除菌株△drs2.对△drs2菌株及其对照株在不同碳源上的生长发育、蛋白分泌、纤维素酶及半纤...     

嗜水气单胞菌zntR调控的生理功能及其机制研究

【目的】ZntR是一种金属调控蛋白,可催化锌外排基因的转录激活,防止细胞内二价Zn离子过量,但其对细菌生理功能的影响目前尚不清楚。【方法】本研究构建了嗜水气单胞菌ATCC7966(Aeromonas hydrophila,A.h)的zntR缺失株及补救株,对菌株的生物被膜形成能力、溶血活性、运动能力和响应金属离子胁迫等生理表型进行评估。【结果】敲除zntR基因的菌株对锌和铬离子胁迫敏感、对钴离子胁迫耐受,并且生物被膜形成能力下降、运动能力增强,这些表型在其补救菌株中均能得到恢复。进一步利用DIA定量蛋白质组学技术比较野生株和zntR缺失株的蛋白表达差异,发现ZntR还可能参与双组分系统、细菌的趋化性等代谢通路的调控。【结论】该研究结果可为今后深入探讨zntR转录因子参与细菌生理功能的调控机制提供理论依据。     

绿色木霉组蛋白去乙酰化酶编码基因TvRpd3在木霉生物防治作用中的功能分析

【目的】本文借助基因编辑技术在具有生物防治潜力的绿色木霉(Trichoderma viride)中敲除组蛋白去乙酰化酶编码基因TvRpd3,来研究TvRpd3基因及其编码蛋白在提高木霉病原菌拮抗能力中的作用。【方法】利用融合PCR和同源重组策略构建了TvRpd3基因缺失的突变菌株,通过对峙培养、表型观察、免疫组化检测、代谢组学分析等系统比较TvRpd3基因敲除前后菌株的组蛋白乙酰化修饰水平、次级代谢产物合成、病原菌拮抗能力以及田间防治效果等。【结果】与野生型菌株相比,缺失TvRpd3基因的木霉工程菌(?TvRpd3)对多种病原菌表现出了更强的对峙抑制效果,其所产的发酵液对小麦白粉病、烟草黑胫病和番茄枯萎病的防治效果分别提高了62.27%、57.45%和70.71%。同时,敲除TvRpd3基因也显著改变了木霉工程菌所产次级代谢产物的种类和产量,抗生性物质的产量大幅提高。【结论】绿色木霉TvRpd3基因及其介导的组蛋白乙酰化修饰在提高绿色木霉生物防治中起着重要作用。     

茎瘤固氮根瘤菌ORS571中motA基因的功能分析

[目的] MotA是细菌的鞭毛马达蛋白,是跨膜质子通道的重要组成结构之一,在调控鞭毛运动中具有至关重要的作用。本研究探究了Azorhizobium caulinodans ORS571中鞭毛马达基因motA对菌株表型和植物互作的影响。[方法] 通过同源重组原理和三亲接合转移方法构建突变菌株∆motA,测定野生型与突变体在菌体生长、运动、固氮、胞外多糖合成、生物膜形成及根系定殖能力的差异。[结果] 与野生型相比,突变体菌体生长没有明显差异,但其运动能力完全丧失,固氮、胞外多糖合成、生物膜形成及根系定殖能力减弱。[结论] MotA鞭毛马达蛋白对A.caulinodans ORS571的运动、固氮、胞外多糖合成、生物膜形成及根系定殖能力均有调控作用。     

LytSR和PdtaSR双组分系统对须糖多孢菌丁烯基多杀菌素生物合成的影响

[目的]须糖多孢菌(Saccharopolyspora pogona)基因组中存在一些双组分系统(two-component system,TCS),包括一个LytR调控因子和一个PdtaR转录抗终止调节因子,我们旨在通过基因工程技术改造分析这两个双组分系统蛋白在须糖多孢菌中的作用.[方法]本研究利用融合PCR和属间接...     

Cwl0971, a novel peptidoglycan hydrolase,plays pleiotropic roles in Clostridioides difficile R20291

Clostridioides difficile is a Gram-positive, spore-forming, toxin-producing anaerobe that can cause nosocomial antibiotic-associated intestinal disease. Although the production of toxin A (TcdA) and toxin B (TcdB) contribute to the main pathogenesis of C. difficile, the mechanism of TcdA and TcdB release from cell remains unclear. In this study, we identified and characterized a new cell wall hydrolase Cwl0971 (CDR20291_0971) from C. difficile R20291, which is involved in bacterial autolysis. The gene 0971 deletion mutant (R20291Δ0971) generated with CRISPR-AsCpfI exhibited significantly delayed cell autolysis and increased cell viability compared to R20291, and the purified Cwl0971 exhibited hydrolase activity for Bacillus subtilis cell wall. Meanwhile, 0971 gene deletion impaired TcdA and TcdB release due to the decreased cell autolysis in the stationary/late phase of cell growth. Moreover, sporulation of the mutant strain decreased significantly compared to the wild type strain. In vivo, the defect of Cwl0971 decreased fitness over the parent strain in a mouse infection model. Collectively, Cwl0971 is involved in cell wall lysis and cell viability, which affects toxin release, sporulation, germination, and pathogenicity of R20291, indicating that Cwl0971 could be an attractive target for C. difficile infection therapeutics and prophylactics.     

假定调控蛋白STM14_3514可降低鼠伤寒沙门菌对上皮细胞的侵袭力

【目的】研究鼠伤寒沙门菌致病岛1(SPI-1)内部的假定调控蛋白STM14_3514的功能及其作用机制。【方法】以鼠伤寒沙门菌模式菌株ATCC 14028为亲本株,构建了STM14_3514基因的缺失突变体及互补菌株,通过小鼠实验、细胞侵袭实验、Western blot及实时荧光定量PCR(q RT-PCR)等实验技术,深入研究了STM14_3514基因对鼠伤寒沙门菌致病过程的影响。【结果】STM14_3514突变提高了细菌对小鼠的致病能力,突变体在小鼠肠道、肝和脾中的定殖能力均增强;细胞实验揭示,突变体致病力提升主要由于STM14_3514突变能显著增强细菌对上皮细胞的侵袭力(2倍,P0.05)。q RT-PCR及Western blot分析表明,STM14_3514显著抑制SPI-1内部主要调控因子hil A及侵袭相关基因的表达。此外,STM14_3514对hil A的抑制由Hil C介导。【结论】STM14_3514是鼠伤寒沙门菌SPI-1内部的负调控因子,能通过Hil C抑制hil A及SPI-1其他入侵基因的表达,该基因的生物学意义可能与细菌进入细胞后对SPI-1的负调控相关。     

卡氏德巴利酵母植酸酶在毕赤酵母中的异源表达及优化

【背景】植酸是一种能螯合金属离子和蛋白质的有机磷类化合物,广泛存在于植物组织中,影响动物对营养元素的吸收。在饲料中加入植酸酶可有效降解植酸。【目的】构建毕赤酵母异源表达卡氏德巴利酵母(Debaryomyces castellii,D. castellii)植酸酶的菌株,促进卡氏德巴利酵母植酸酶的研究及工业应用。【方法】将卡氏德巴利酵母植酸酶基因进行密码子优化后转入毕赤酵母GS115中,通过筛选多拷贝、敲除蛋白酶、过表达分子伴侣及转运蛋白的方法获取优势菌株。【结果】所得重组菌株GS115/DCphy(ΔPep4)(BFR2)的产酶酶活是低拷贝菌株的7倍。【结论】研究结果为卡氏德巴利酵母植酸酶的异源表达及潜在工业应用提供了一定的指导。