假单胞菌株M18gacA基因对BHL和HHL合成正调控及对PCA合成负调控无相关性

经初步鉴定,假单胞菌株(Pseudomonassp.)M18至少能产生5种N-酰基高丝氨酸内酯类(N-acyl-homoserinelactones,AHLs)信号分子,它们是:N-丁酰高丝氨酸内酯(N-butyryl-L-homoserine lactone,C4-HSL,BHL)、N-己酰高丝氨酸内酯(N-hexanoyl-L-homoserine lactone,C6-HSL,HHL)、N-3-氧-己酰高丝氨酸内酯[N-(3-oxohexanoyl)-L-homoserinelactone,3-Oxo-C6-HSL,OHHL]、N-3-氧-辛酰高丝氨酸内酯[N-(3-oxooctanoyl)-L-homoserine lactone,3-Oxo-C8-HSL,OOHL]和N-3-氧-癸酰高丝氨酸内酯[N-(3-oxodecanoyl)-L-homoserine lactone,3-Oxo-C10-HSL,ODHL)。在gacA突变菌株M18G中,信号分子的积累量明显减少,且只能检测出其中的4种;同时,吩嗪-1-羧酸(Phenazine-1-carboxylic acid,PCA)的合成量比野生株M18提高了2倍左右。在M18菌株中,基因rhlⅠ的编码产物参与BHL和HHL的合成。构建rhlI’-’lacZ翻译融合表达质粒pMEIZ,分别导入野生株M18和突变株M18G,突变株M18G的半乳糖苷酶活性比野生株M18下降约40%,表明GacA对基因rhlI的表达具有正调控作用。但是,在野生株M18和突变株M18G的发酵液中,分别或同时添加过量的外源BHL和HHL,对PCA合成的影响不显著,表明在突变株M18G中,PCA合成量的增加与BHL和HHL合成量的减少没有明显的相关性。     

假单胞菌gacA插入突变对藤黄绿脓菌素和吩嗪-1-羧酸合成代谢的差异性调控

假单胞菌株M18分泌藤黄绿脓菌素(Pyoluteorin,Plt )和吩嗪1羧酸（Phenazine1carboxylic acid, PCA）并抑制多种植物病菌的生长。 从M18中克隆双基因调控系统gacS/gacA的组成基因gacA,并构建了该基因抗性插入突变株M18G。在KMB培养基中,M18G合成Plt的能力受到完全抑制,而PCA的积累约比野生型提高31倍左右。Plt合成基因簇突变株M18T和在M18G基础上构建的PCA合成基因簇突变株M18GA的Plt和PCA合成的动力学变化表明,在M18G菌株中,Plt合成的抑制并不引起PCA的过量积累,PCA的过量积累也不引起Plt合成的抑制。由此推测,gacA在基因表达的水平上全局性地执行着调控功能。     

假单胞菌M18rsmA-突变株的构建及其对Plt和PCA合成的区别性调控作用

假单胞菌(Pseudomonas sp.)M18是促进植物生长的根际细菌,能产生吩嗪1羧酸（PCA）和藤黄绿菌素（Plt）两种不同的抗生素抑制植物病原菌,保护植物免受病害。运用PCR方法,从M18基因组中,扩增出rsmA基因部分片段,并以该片段为探针,从M18的基因组柯斯文库中筛出阳性克隆,切取带有rsmA基因及两侧序列的15kb片段,中间插入编码Kmr的DNA片段,获得rsmA-体外突变体。运用同源重组剔除技术,构建了M18菌株的rsmA突变株M18R-。突变株M18R-生物合成Plt的能力比野生型M18提高4倍,但是,PCA产量仅为野生型的20%。研究结果表明,全局性调控基因rsmA可能通过不同的机制区别性地影响Plt和PCA的生物合成。     

荧光假单胞菌M18rpoD克隆及其对抗生素合成的影响

荧光假单胞菌M18对多种植物病原真菌具有显著的抑制作用。荧光假单胞菌(Pseuclomones fluorescens)M18能同时合成吩嗪1羧酸（PCA）和藤黄绿菌素(Plt) 两种抗生素。从M18的基因组中克隆了rpoD基因,其相应的氨基酸序列与荧光假单胞菌CHAO中RpoD蛋白的氨基酸序列完全相同。利用基因重组技术和大肠杆菌荧光假单胞菌穿梭质粒pME6032,将rpoD置于强启动子Ptac的控制下,导入M18菌株。发现经重组质粒转化的M18,与对照相比,培养基中PCA和Plt开始累积的时间分别提前4h和8h,积累量提高1倍和6倍。     

假单胞菌M18菌株的PltR因子特异性正调控藤黄绿菌素合成

经生物信息学分析, 在假单胞菌M18(Pseudomonas sp. M18)菌株的藤黄绿菌素(pyoluteorin, Plt)生物合成基因簇上游定位了一个属于LysR家族的调控因子编码基因pltR. 运用同源重组技术, 构建了pltR失活的突变菌株M18TRG, 在King’s B培养基中, 与野生型菌株相比, Plt合成能力下降了70%, 而吩嗪-1-羧酸(phenazine-1-carboxylic acid, PCA)的合成能力不受影响. 反式互补pltR的突变株能回复Plt的合成能力达到野生型水平. 在菌株M18中过表达pltR, Plt产量提高13倍, PCA产量没有改变. 这些结果表明pltR基因表达产物是Plt生物合成的特异性正调控因子. 在野生型菌株M18和不产Plt的突变株M18T中, pltR基因表达量无显著差异, 表明pltR基因的表达不受Plt调控. 与野生株相比, 突变株M18TRG中的转录融合plt-lacZ表达量显著降低, 表明PltR对Plt的正调控作用主要发生在转录水平上. 对pltR基因在gacA突变株M18G和rsmA突变株M18R中的表达量的进一步研究发现, PltR参与了gacA基因对Plt的合成的正调控, 但不参与rsmA基因对Plt合成的负调控.     

假单胞菌gacA插入突变对藤黄绿脓菌素和吩嗪-1-羧酸合成代谢的差异性调控

假单胞菌株M18分泌藤黄绿脓菌素 (Pyoluteorin ,Plt )和吩嗪 1 羧酸 (Phenazine 1 carboxylicacid ,PCA)并抑制多种植物病菌的生长。从M18中克隆双基因调控系统gacS gacA的组成基因gacA ,并构建了该基因抗性插入突变株M18G。在KMB培养基中 ,M18G合成Plt的能力受到完全抑制 ,而PCA的积累约比野生型提高 31倍左右。Plt合成基因簇突变株M18T和在M18G基础上构建的PCA合成基因簇突变株M18GA的Plt和PCA合成的动力学变化表明 ,在M18G菌株中 ,Plt合成的抑制并不引起PCA的过量积累 ,PCA的过量积累也不引起Plt合成的抑制。由此推测 ,gacA在基因表达的水平上全局性地执行着调控功能     

产气肠杆菌EAM-Z1尿苷磷酸化酶的分离纯化及性质研究

从产气肠杆菌（Enterobacter aerogenes）突变株EAMZ1中分离出一种具有较高转移酶活性的尿苷磷酸化酶(Upase)。经测定这种Upase的分子量为12.8×104,亚基分子量为4.3×10.4,由３个同型亚基组成。N端氨基酸序列为：MRMVDLIATKRDGGE。等电点为4.46。对尿苷的Km为0.29mmol/L。酶反应的最适pH为7.8,最适温度为50℃。该酶能磷酸化尿苷、胸苷、5氟尿苷、2′脱氧5氟尿苷及尿嘧啶βD阿拉伯呋喃糖,且具有较高的转移酶活性,能将尿苷和5氟尿嘧啶转化成5氟尿苷(一种抗癌药物的中间体),其转化率为47％。该酶的这些特性对于酶法合成核苷类抗肿瘤药物和抗病毒药物是十分有用的。     

假单胞菌M18转录调节因子σS基因与无启动子lacZ 基因融合突变株的构建和鉴定

通过菌落原位杂交和Southern 杂交,从假单胞菌M18基因组文库中克隆了rpoS基因及相邻序列。为了深入研究影响rpoS基因表达的调控因素,运用同源重组技术,将无启动子β半乳糖苷酶基因（′lacZ）插入并融合于rpoS基因中,构建了假单胞菌M18 rpoS基因突变株M18SZ。 Miller法测定显示,突变株M18SZ的β-半乳糖苷酶可高达480U,而野生株检测不到β半乳糖苷酶活性。表明,突变株中的rpoS基因与无启动子β-半乳糖苷酶基因已融合并且表达。在KMB培养基中生长量测定（OD600）的结果表明,突变株与野生株生长存在显著差异。     

神经营养素-3基因的人工合成及其在毕赤酵母中的分泌性表达

根据人神经营养素3（Human neurotrohin3,hNT3）的基因序列,把编码氨基酸的密码子转换成毕赤酵母（Pichia pastoris）偏爱的形式,设计了10条36～59nt的寡聚核苷酸引物,通过5次连续PCR反应,获得了人工合成的NT3 cDNA片段（简称NT3b基因）。将合成的NT3b基因克隆到pPIC9K质粒上,获得重组表达载体pPIC9KNT3b。将重组表达载体pPIC9KNT3b和pPIC9KhNT3分别电击转化宿主毕赤酵母GS115菌株,经筛选得到重组转化子。不同转化子经甲醇诱导,表达产物进行SDSPAGE检测、Western blot检测和ELISA分析,结果表明,NT3b基因和hNT3基因成功获得分泌性表达,从整体水平上,使用偏爱密码子的NT3b基因在毕赤酵母GS115菌株中的表达明显优越于hNT3基因(x2=4.334,P<0.05),表达量在诱导后72～96h最高,达到31mg/L左右。     

利用Tn51063转座诱变法分离苜蓿中华根瘤菌042BMnoeB基因的研究

采用三亲本杂交方法将带有Tn51063（含luxAB）的质粒pRL1063a导入苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)042BM,进行转座子插入诱变,在含有氯霉素、卡那霉素的TY平板上筛选接合子。通过结瘤试验,从1000个突变株中,筛选到3个结瘤突变株042BMR5、042BMR11和 042BRM29。它们都表现出发光酶活性,表明转座子正向插入到基因组中的某个启动子下游。Southern杂交结果证实,转座子均为单一位点插入。对042BMR5突变株基因组进行反向PCR,扩增位于Tn51063两端的侧翼序列。测序结果表明,转座子插入到苜蓿中华根瘤菌的共生质粒pSymA noeB基因内。根据基因组中noeB上游和下游序列扩增出042BM noeB,其与苜蓿中华根瘤菌1021 noeB的同源性为98％,而与NoeB蛋白的氨基酸序列相似性为95％。疏水性分析发现,NoeB是一个跨膜蛋白,在N末端有4个跨膜区,其中包含3个初级螺旋和1个次级螺旋。     

枯草芽孢杆菌寡聚1，6-葡萄糖苷酶基因的克隆及其在大肠杆菌中的表达

本研究用鸟枪法构建了枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)HB002的基因组文库,经平板法筛选得到了六株能水解合成底物对硝基苯αD葡萄糖吡喃糖苷的阳性克隆,经鉴定均含克隆了寡聚1,6葡萄糖苷酶基因的重组质粒(命名为pHBM001～pHBM006)。选择pHBM003,对其插入片段测序分析,此片段内有一编码561个氨基酸的开放阅读框,该蛋白质的计算分子量为65985kD。HB002的寡聚1,6葡萄糖苷酶的氨基酸序列与Bacillus sp.和凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)的寡聚1,6葡萄糖苷酶的氨基酸序列一致性分别为81%、67%,相似性分别为89%、79%。从pHBM003中扩增出寡聚1,6葡萄糖苷酶基因,克隆到pBV220上,转化大肠杆菌(Escherichia coli)DH5α,得到三个能水解对硝基苯αD葡萄糖吡喃糖苷的阳性克隆HBM0031～HBM0033,将此三个菌株热诱导表达,SDSPAGE电泳可检测到特异表达的蛋白质,其中HBM0031、HBM0032表达的蛋白约66kD,为完整的寡聚1,6葡萄糖苷酶,而HBM0033表达的蛋白质偏小;表达的蛋白质均有寡聚1,6葡萄糖苷酶活性。     

假单胞菌M-18qscR突变株的构建及其对抗生素合成的调控

在革兰氏阴性菌中,全局性调控因子QscR参与菌群传感调节系统,调节多种毒素因子、次生代谢产物、稳定期基因以及参与生物膜形成的基因的表达,它通过与靶基因DNA启动子的调节元件结合,调节基因转录。假单胞菌株(Pseudomonas sp.)M-18是促进植物生长的根际细菌,能同时分泌藤黄绿菌素(pyoluterion,Plt)和吩嗪-1-羧酸(phenazine-1-carboxylicacid,PCA)。运用同源重组技术,构建了假单胞菌(Pseudomonas sp.)M-18株的qscR突变菌株M-18Q。比较野生株M-18和突变株M-18Q生物合成PCA和Plt的产量,在28℃恒温条件下,在PPM和KMB培养基中M-18Q菌株合成PCA的量分别约为野生型M-18菌株的4～6倍和3～5倍,分别达到480μg/mL和140μg/mL。在PPM培养基中,野生株M-18和突变株M-18Q几乎都没有Plt的合成,而在KMB培养基中,突变菌株和野生型M-18合成Plt的量基本一致。反式互补实验表明,在qscR突变株M-18Q中,PCA生物合成受到抑制而Plt的生物合成却不受影响。phzA基因是吩嗪合成基因簇中第一个基因,phzA‘-’lacZ翻译融合实验表明,qscR基因产物通过抑制PCA合成基因簇的表达,实施负调控作用。结果表明qscR基因是作为一个全局调控基因区别性地调控PCA和Plt的生物合成。     

温度对假单胞菌rsmA突变株M-18R合成Plt和PCA的区别性影响

次生代谢物阻遏蛋白 (Repressorofsecondarymetabolite ,Rsm)A是一种全局性调控因子 ,与Mrna的RBS结合 ,转录后水平上抑制基因翻译。运用同源重组技术 ,构建了假单胞菌 (Pseudomonas sp .)M-18的rsmA突变菌株M-18R。在 37℃、28℃恒温和短期升温 (37℃、4h培养 ,转 28℃继续培养 )条件下 ,比较野生株M-18和突变株M_18R生物合成藤黄绿菌素 (Plt)和吩嗪-1-羧酸 (PCA)的量。在 37℃条件下 ,M-18和M-18R合成这两种抗生物质的能力几乎受到完全抑制。在28℃条件下 ,M-18R合成Plt的量约为野生型M-18的 10倍 ,达到 270 μg /Ml ,但是合成PCA的量仅为野生型的 50%。经短期升温培养 ,M-18的Plt合成量明显下降 ,PCA产量降低不显著 ;相反 ,M-18R合成Plt的量达到 400μg/Ml ,但PCA产量的变化仍不明显。推测 ,M-18菌株细胞内存在着某种与RsmA相关联的温度敏感因子 ,在RsmA缺失条件下 ,作为专一性激活剂促进Plt的生物合成 ,但是 ,并不参与对PCA合成的调控。     

一株硅酸盐细菌的鉴定及其系统发育学分析

从南京地区黄棕壤中分离的一株好氧、革兰氏阴性、产芽孢的硅酸盐细菌NBT菌株,能产生丰厚的荚膜,具有鞭毛,能水解淀粉、产生吲哚、液化明胶,全细胞脂肪酸为硬脂酸C16∶0、软脂酸C18∶1(Δ9)和anteisoC15,DNA的G+C mol%为537%。16S rRNA基因测序和系统发育学分析的结果表明,该菌株与胶质芽孢杆菌B7519（Bacillus mucilaginosus）、土壤芽孢杆菌B7517（B. edaphicus）亲缘关系最近。该菌株与B. edaphicus B7517的总DNA杂交率为69%,在形态、生理生化特征上有差异,故可把NBT菌株定为Bacillus edaphicus的一个亚种。     

苏云金芽胞杆菌CTC菌株的S-层蛋白可以形成伴胞晶体

苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)CTC菌株产生卵圆形伴胞晶体,晶体蛋白分子量为100kD;透射电子显微镜观察结果表明该菌株有S层结构,而且在母细胞内可以形成伴胞晶体和S层的初体结构;其蛋白基因导入苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171后,扫描电子显微镜观察结果表明转化子能形成晶体,而其形状与CTC菌株的相同;转化子晶体蛋白的分子量大小也与CTC菌株的相同,为100kD。以上实验结果结合以前晶体蛋白N末端测序和基因核苷酸序列,表明苏云金芽胞杆菌CTC菌株的S层蛋白可以形成伴胞晶体。     

假单胞菌M18调控因子GacA与RsmA的相关性及对抗生物质合成代谢调控机制的分析

假单胞菌M18是一株可同时合成并分泌吩嗪-1-羧酸(Phenazine-1-carboxylic acid,PCA)和藤黄绿脓菌素(Pyoluteorin,Plt)两种抗生物质的生防菌株。为了进一步研究假单胞菌M18抗生物质合成代谢的调控方式与机制,在分别构建gacAr、smA等单基因突变株基础上,又构建了gacArsmA双基因突变株M18GR以及gacA′-l′acZ和rsmA′-′lacZ等翻译融合表达载体(pMEGA和pMERA)。通过在PPM和KMB两种培养基中发酵培养和两种抗生物质PCA和Plt的HPLC定量测定显示,双突变株M18GR的PCA和Plt的合成量不论在PPM还是在KMB培养基中都介于单突变株M18G和M18R之间。由实验结果分析推测,两种调控因子对抗生物质合成的调控作用不是发生在转录水平,很可能发生在转录后水平。由β-半乳糖苷酶的定量分析表明,在假单胞菌M18中,两种调控因子不存在自诱导机制;虽然GacA未调控RsmA的合成,但RsmA可能部分正向调控GacA的表达。     

假单胞菌株M18 psrA突变株的构建及其对吩嗪-1-羧酸和藤黄绿菌素合成的调控

【目的】假单胞菌M18是一株能同时合成吩嗪-1-羧酸(PCA)和藤黄绿菌素(Plt)两种抗生素的植物根际促生细菌。PsrA为细菌TetR家族转录调控因子。为了研究PsrA对PCA与Plt生物合成的影响,从M18菌株基因组中扩增psrA基因。【方法】通过同源重组技术,构建庆大霉素抗性片段置换psrA的突变菌株M18psrA。利用基因互补、lacZ报告基因融合分析实验,验证PsrA对抗生素合成基因的调控作用。【结果】在PPM和KMB培养基中,分别比较野生型菌株M18和突变菌株M18psrA的PCA与Plt产量,突变菌株M18psrA的PCA产量显著下降;Plt产量显著升高,为野生型菌株的10-15倍。基因互补、lacZ报告基因融合分析,进一步证明了psrA正调控PCA的phz2合成基因簇,负调控Plt的合成基因簇。【结论】PsrA区别性调控抗生素PCA与Plt的生物合成。     

富养罗尔斯通氏菌菌株 PHB“泄漏”机理的初探

建立了一种分离纯化聚羟基丁酸(Polyhydroxybutyrate, PHB)颗粒的改良方法。采用这种方法从Ralstonia eutropha菌株H16（野生型）、SK1489（Tn5诱变的PHB泄漏菌株）、JMP222（野生的PHB泄漏菌株）分离了PHB颗粒。进一步比较研究了不同菌株的PHB解聚酶和3羟基丁酸脱氢酶的活性。研究结果表明,菌株SK1489的PHB解聚酶活性（48h培养后达1.82 U/mg）明显高于野生型菌株H16(48 h培养后达0.37 U/mg),菌株JMP222的3羟基丁酸脱氢酶活性(培养96 h后达1659 U/mg)比菌株H16培养(96 h后达640 U/mg)高许多。这些结果显示,不同菌株PHB的泄漏有不同的原因,突变株SK1489导致PHB泄漏的原因是解聚酶活性高,而野生型JMP222 PHB泄漏的原因主要是3羟基丁酸脱氢酶活性高。     

利用微生物混合培养技术生产聚羟基烷酸(PHA)研究

研究了圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)突变株G3与巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)G6发酵生产聚羟基烷酸(PHA)的人工可配伍性,确定了它们混合培养的适宜条件,先将G3菌株发酵培养24～28 h后,再以15%(v/v)接种量接入G6菌株并同时补加05%(g/g)蛋白胨(FP)和0.5%(g/g)NH4NO3,继续混合培养42～46h,细胞干重达32 g/L,PHA含量为80%,再结合补料技术最终生物量可达53 g/L,PHA产生量达42.4 g/L。糖对PHA的转化率为0.32。人工混合培养成功地解决了固氮菌发酵生产PHA过程中,发酵液粘度过高,传质较差,补糖总量上不去等技术问题。