球孢白僵菌降解昆虫体壁蛋白酶基因 CDEP-1的克隆与序列分析

构建了球孢白僵菌不同诱导时间的混合cDNA文库。根据丝氨酸类蛋白酶的保守区域设计引物,以构建cDNA文库同样的mRNA为模板,采用RT-PCR法得到长度为594bp的片段BbP。序列测定表明BbP是球孢白僵菌类枯草杆菌蛋白酶Prl的一部分,以BbP为探针,从上述cDNA文库筛选得到长度为1557bp的克隆CDEP-1。CDEP-1含有一个1134bp的开放阅读框（ORF）,编码377个氨基酸,分子量为38616、PI=8.302的蛋白酶前体。CEDP-1的核苷酸序列与蛋白酶K、金龟子绿僵菌Prl、球孢白僵菌Prl的同源性分别为：57.9%、54.7%、83.3%。根据cDNA序列扩增到CDEP-1的基因组序列,分析表明其中含有3个内含子。Southern杂交表明CDEP-1在球孢白僵菌是单拷贝。     

球孢白僵菌高渗适应性相关基因Bbmpd的克隆与表达分析

【目的】克隆与球孢白僵菌(Beauveria bassiana)的高渗适应性相关基因,并对其功能进行分析,以揭示球孢白僵菌对高渗等逆境适应的分子机理。【方法】利用YADE法克隆T-DNA的侧翼序列并进行基因组步行,获得突变基因的全长及上游序列;利用RT-PCR技术分析突变基因的表达特性以及与Bbhog1的关系;采用同源重组技术敲除Bbmpd基因。【结果】克隆得到插入突变基因及其上、下游序列全长3037bp。该基因与编码球孢白僵菌的1-磷酸甘露醇脱氢酶基因相似性为98%。Bbmpd的表达受高渗环境(0.8mol/L NaCl)的诱导,受Bbhog1信号途径的激活调节,Bbhog1缺失导致Bbmpd表达下调。Bbmpd缺失突变体在高渗胁迫下的生长受到明显抑制。Bbmpd缺失不影响球孢白僵菌在查氏培养基上的生长和产孢。【结论】由T-DNA突变体克隆了编码球孢白僵菌1-磷酸甘露醇脱氢酶基因Bbmpd,该基因的表达受高渗环境的诱导和Bbhog1的调控,与球孢白僵菌高渗适应性相关。     

球孢白僵菌种群野生菌株异核现象的分子验证*

球孢白僵菌28S rRNA基因D11域由于一内含子的存在与否,引起这一区域的扩增产物有两种片段类型(约520bp及120bp),将此作为分子标记分析了球孢白僵菌的117个菌株,发现17%菌株的扩增产物为双片段类型,即为异核体。异核体在不同种群中的分布频率因地理生态条件而异。单孢分离分析表明,异核体的分离频率约为35%。RAPD检测结果说明异核体在准性循环中发生了不同程度的遗传交换及遗传重组。球孢白僵菌异核体在继代培养中极不稳定。     

球孢白僵菌羧基转运蛋白基因BbJEN1及其上游序列的克隆与分析

在分析一株球孢白僵菌TDNA插入突变体T12的Tagging序列的基础上,根据与其具有高度同源性的一条金龟子绿僵菌EST序列（编号为AJ273226）设计简并引物,用YADE法从球孢白僵菌中扩增出该EST的同源序列及其延伸序列。序列分析表明,该片段与粗糙脉孢霉的羧基转运蛋白JEN1具有高度同源性,由此确定该序列为球孢白僵菌羧基转运蛋白JEN1基因的部分序列。然后利用YADE法延伸扩增该序列的上、下游序列,获得球孢白僵菌羧基转运蛋白JEN1的全长DNA序列,命名为GBbJEN1。利用3′RACE扩增出球孢白僵菌羧基转运蛋白JEN1的cDNA序列,命名为BbJEN1。BbJEN1全长1656bp,编码514个氨基酸的蛋白。推测蛋白分子量为55975.37Da,等电点9.32。氨基酸序列与金龟子绿僵菌、粗糙脉孢霉和酿酒酵母羧基转运蛋白JEN1的同源性分别为77%、66%和30%。序列分析表明,GBbJEN1含有2个内含子。Southern杂交表明,GBbJEN1基因在球孢白僵菌基因组中为单拷贝。利用RTPCR法对BbJEN1的表达特性进行了分析,结果发现BbJEN1基因的转录受蟑螂壳、蝉蜕等昆虫体壁的诱导,受葡萄糖的抑制。进一步利用YADE法获得了长为977bp的GBbJEN1上游序列,其中含有可能的葡萄糖抑制调控序列和压力反应元件。     

球孢白僵菌种群野生菌株异核现象的分子验证

球孢白僵菌28S rRNA基因D11域由于一内含子的存在与否,引起这一区域的扩增产物有两种片段类型（约520bp及120bp),将此作为分子标记分析了球孢白僵菌的117个菌株,发现17％菌株的扩增产物为双片段类型,即为异核体,异核体在不同种群中的分布频率因地理生态条件而异,单孢分离分析表明,异核体的分离频率约为35％,RAPD检测结果说明异核体在准性循环中发生了不同程度的遗传交换及遗传重组,球孢白僵菌异核体在继代培养中极不稳定。     

球孢白僵菌tps2基因的克隆和生物信息学分析

运用SMART RACE RT-PCR技术与DNA步移技术,首次从球孢白僵菌中克隆出完整的海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶TPS2的基因编码区序列及上游序列。该基因cDNA全长3219 bp,其中开放阅读框（ORF）2619 bp,编码872个氨基酸。成熟蛋白理论分子量为97.8 kD,理论等电点为6.32。编码框结构基因的全长为2821 bp,有两个长度分别为140 bp和62 bp的内含子。分析表明,上游序列中含有TATA-box、CAAT-box和GC-box,并且也存在GATA元件等启动子顺式调控元件。本文结果将为进一步研究海藻糖在虫生真菌中的生理合成以及抗逆调控机制奠定坚实的基础。     

球孢白僵菌种内比较线粒体基因组学分析

【目的】明确球孢白僵菌种内线粒体基因组的分化程度。【方法】从GenBank下载已知的球孢白僵菌6个菌株线粒体基因组序列,详细分析基因组的组成结构,比较外显子区、内含子区和基因间区的碱基变异情况,分析菌株间的系统发育关系。【结果】球孢白僵菌不同菌株的线粒体基因组大小为28.8–32.3 kb,都有14个常见的核心蛋白编码基因、2个rRNA基因和25个tRNA基因,具有很强的共线性关系。但是,不同菌株含有的线粒体内含子数目存在差异(2–5个/菌株),在cox1、cox2和nad1基因中表现出内含子插入/缺失多态性,这是导致线粒体基因组大小变化的主要因素。对外显子、内含子和基因间区的碱基变异情况进行分析,发现内含子和基因间区相对变异较大,而外显子区相对变异较小。系统发育分析发现,这些球孢白僵菌菌株以很高的支持度聚在一起,具有相同内含子分布规律的菌株也具有较近的聚类关系。【结论】本研究首次报道球孢白僵菌因内含子数目不同、插入缺失突变和单核苷酸变异等在线粒体基因组上表现出较大程度的遗传分化,为认识真菌种内线粒体基因组分化提供了新的证据。     

玫烟色棒束孢几丁质酶的转基因球孢白僵菌菌株的获得及其对马尾松毛虫的毒力增效作用

本文根据GenBank中已登录的蜡蚧蚧霉Lecanicillium lecanii,粉棒束孢Isaria farinosa,球孢白僵菌Beauveria bassiana和金龟子绿僵菌Metarhizium anisopliae的几丁质酶基因序列的同源性比较, 以它们高度保守的核苷酸序列设计一对引物,采用RT-PCR和3′/5′-RACE相结合的方法,首次从玫烟色棒束孢Isaria fumosorosea中克隆出几丁质酶Ifuchi1全长cDNA基因。其全序列长为1 542 bp,编码阅读框由1 275个核苷酸组成, 5′非翻译区（5′-UTR）与3′非翻译区（3′-UTR）分别为33个核苷酸和234个核苷酸。基因编码424个氨基酸, 信号肽长度为24个氨基酸, 成熟蛋白理论分子量为47.6 kDa,理论等电点为4.89。该蛋白可归于几丁质酶18族V类。运用制备芽生孢子转化法将Ifuchi1基因导入球孢白僵菌。最适产酶时间36 h条件下, 挑选的转基因菌株的几丁质酶活性相对于野生型菌株提高了86.2%;在对马尾松毛虫的生物测定中,在孢子浓度为1×10⁷个孢子/mL时,与野生型菌株Bb13相比,转基因菌株的致死中时间LT₅₀平均缩短了29%,同时死亡率提高了52.9%;野生型菌株和转基因菌株致死中浓度LC₅₀分别为4.71×10⁶ 个孢子/ mL和1.74×10⁶ 个孢子/ mL,降低了约1.7倍的剂量,故通过基因工程方法获得的转基因工程菌株显著地提高了球孢白僵菌的杀虫效率。     

小菜蛾应对球孢白僵菌感染的免疫应答基因分析

通过室内生物测定,筛选对小菜蛾Plutella xylostella具有高毒力的球孢白僵菌Beauveria bassiana菌株,分析小菜蛾应对球孢白僵菌浸染的免疫应答基因。采用新一代Illumina高通量测序技术对接种/感染48h与未接种的小菜蛾样品分别进行转录组测序,筛选差异表达基因;结合生物信息学分析差异表达基因的功能、分类及涉及的信号通路等。结果表明接种小菜蛾48h后诱导2 434个基因发生差异表达,包括1 080个上调基因和1 354个下调基因。GO分类结果表明,这些差异表达基因（DEGs）被注释到45个GO term中,包括23个生物学过程,12个细胞组分和10个分子功能。KEGG分析表明,1 308个DEGs被富集到25个功能途径,这些DEGs包括497个上调基因和811个下调基因。分析发现,DEGs编码蛋白包含肽聚糖识别蛋白、丝氨酸蛋白酶55、丝氨酸蛋白酶抑制剂以及细胞色素P450 6K1类的免疫相关蛋白。另外,组蛋白、磷酸泛酰半胱氨酸脱羧酶、双链RNA结合蛋白、黑芥子酶等基因在球孢白僵菌侵染过程中也高表达,推测这些基因可能参与小菜蛾应对球孢白僵菌侵染的免疫反应。研究结果为进一步研究小菜蛾免疫相关基因的功能奠定了基础。     

球孢白僵菌FUS3/KSS1类MAPK同源基因(BbMPK1)的克隆及特征分析

根据几种丝状真菌FUS3/KSS1类MAPK的保守序列设计简并引物,从昆虫病原真菌球孢白僵菌中扩增出MAPK基因的部分片段,进而利用YADE法延伸该片段的上、下游邻接序列,获得MAPK基因的全长序列,命名为BbMPK1。用3′RACE扩增出BbMPK1的全长cDNA序列,该序列含有一个1071bp的ORF,编码356个氨基酸的多肽,推测分子量为41.2kDa,等电点为6.61。BbMPK1含有11个MAPK共有的蛋白激酶区域和1个MAPK激酶作用的磷酸化位点区域(TEY),其氨基酸序列与丝状真菌的TMKA、PMK1、CMK1、FMK1和BMP1等MAPK高度同源。系统聚类结果表明,BbMPK1属于酵母FUS3/KSS1类MAPK。Southern杂交表明,BbMPK1在球孢白僵菌基因组中以单拷贝形式存在。RT-PCR分析表明BbMPK1在分生孢子休眠阶段、萌发阶段和菌丝生长时期均表达。研究结果为阐明酵母FUS3/KSS1类MAPK同源基因在球孢白僵菌中的作用奠定了基础。     

Gene structure and expression of the gene from Beauveria bassiana encoding bassiasin I, an insect cuticle-degrading serine protease

Genomic and cDNA encoding Beauveria bassiana bassiasin I, a potential cuticle-degrading serine protease, were isolated and analysed. Bassiasin I gene is comprised of 1137 bp (379 aa) and 3 introns which are 69, 62 and 68 bp long. The comparison of a deduced amino acid sequence with Metarhizium anisopliae Pr1, B. bassiana Pr1, and proteinase K showed high homology. When the cDNA including the intact signal peptide was expressed in E. coli, a clear proteolytic-degraded zone on LB-skimmed milk plates was observed.     

Metarhizium anisopliae var. Anisopliae Pr1A基因的克隆表达及抗血清研究

采用RT-PCR方法从本实验室分离筛选到的金龟子绿僵小孢变种Metarhizium anisopliae vat．anisopliae中,扩增得到PrlA基因全长,此基因全长为1242bp,经Blastn分析此基因序列与M．anopliae的PrlA基因(M73795)同源率为98%。以pET- 22b( )为基础载体,构建pET-PrlA重组表达载体,在大肠杆菌(Escherichia．coli)BL 21(DE3)中进行表达。经SDS—PAGE分析,获得了约42kDa大小的重组目的蛋白,目的蛋白占表达总蛋白含量的63．2%。将表达的PrlA蛋白切胶回收后制备成抗原,免疫家兔4次后,采血收集抗血清,用ELISA测定效价为1/10000。结果表明,获得的抗体可用于更进一步的研究,将有利于我们进一步了解M．anisopliaeis的侵染机理,弄清楚各Pr蛋白酶的作用方式和对寄主的选择优势,提高生防控制的有效性。     

Genetic polymorphisms in three subtilisin-like protease isoforms (Pr1A, Pr1B, and Pr1C) from Metarhizium strains

Restriction fragment length polymorphisms (RFLP) were examined in three isoforms of a gene family encoding subtilisin-like proteases (Pr1A, Pr1B, and Pr1C) in several isolates of the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae. RFLP variation was not observed in any of the Pr1 genes from isolates within the same genetically related group. Between genetically related groups and between isolates from disparate geographical areas, the greatest variation in RFLP patterns was observed for Pr1A. When variation does occur at Pr1B and Pr1C, it was generally observed at an EcoRI site. Metarhizium anisopliae var. majus strain 473 and a M. flavoviride isolate were most dissimilar in RFLP patterns at all Pr1 genes when compared to the M. anisopliae strains. We suggest that Pr1 genes represent a gene family of subtilisin-like proteases and that the Pr1A gene encodes for the ancestral subtilisin-like protease which has subsequently duplicated and rearranged within the genome.     

艾滋病病毒蛋白酶高效表达载体及体外活性检测系统的构建

艾滋病是本世纪80年代初发现的一种烈性传染病,5年病死率为100％,致病因子为人免疫缺陷病毒,该病毒的蛋白酶在病毒复制和成熟中具有决定性的意义。由于目前国内外尚未获得艾滋病病毒蛋白酶的高效表达的重组子及活性检测系统,限制了它的研究与应用。本文利用PCR技术修饰了艾滋病病毒蛋白酶的基因,使其具有便于克隆及表达用的限制酶切位点及转录终止码,井在其C末端设置了一个可用于检验该酶活性的特殊序列。DNA序列分析揭示上述突变策略成功,将修饰后的艾滋病病毒蛋白酶基因克隆入大肠杆菌表达系统,并获得高效表达(>30％),Western-Bolt鉴定结果表明所表达的蛋白为艾滋病病毒所特有,并具有较好的生物活性。     

根癌农杆菌介导的Pr1基因在贵阳腐霉的组成性表达

【目的】构建组成性表达贵阳腐霉Pr1基因的载体pCambia-hph-Pr1,转化贵阳腐霉,以获得高毒力的基因工程转化菌株。【方法】以双元载体pCambia-Pnos-PNN-hph为基本骨架,将Pr1基因置于组成型启动子PgpdA和终止子TtrpC之间,获得含Pr1基因的表达元件。以贵阳腐霉菌丝体为受体材料,利用根癌农杆菌介导的遗传转化法转化贵阳腐霉,观察转化株的生物学特征和灭蚊毒力。【结果】转化株的菌丝生长速度和游动孢子产量与野生株无显著性差异。生物测定表明转化株对蚊幼虫平均致死率达到32.9%,比野生株提高了约一倍,并且使受试蚊幼虫生长速度明显减缓。【结论】利用根癌农杆菌介导的遗传转化获得了遗传稳定的高毒力菌株。