枯草芽孢杆菌耐盐突变株proA基因克隆及proBA基因渗透压调节功能研究

利用TaKaRaLAPCRTM试剂盒扩增枯草芽孢杆菌 931 5 1耐盐突变株proA基因的未知下游序列。根据测序结果 ,设计引物 ,克隆出发菌株和突变株全长proBA基因。将出发菌株和突变株的proBA基因分别转化大肠杆菌JM83(proBA- ) ,均能够与其功能互补。SDS PAGE分析其表达产物 ,有两条分子量分别约为 4 0kD和 4 5kD的新蛋白带出现。测定 4种转化子 (分别含有出发菌株和突变株proB基因的大肠杆菌 1 1 2 5 2转化子及proBA基因的大肠杆菌JM83转化子 )的耐盐能力。发现含有突变株proB或proBA基因转化子的耐盐能力 ,均比相应的含有出发菌株proB或proBA基因的转化子高。另外含有出发菌株和突变株的proBA基因转化子的耐盐能力 ,也均比相应的仅含proB基因的转化子高 ,表明枯草芽孢杆菌的ProA比大肠杆菌的ProA更为有效。测定所有JM83转化子胞内自由脯氨酸 ,发现其含量随盐浓度的上升而提高 ,其中含突变菌株proBA基因的转化子提高更为显著     

渗透压调节基因proBA的融合表达对大肠杆菌耐高渗胁迫能力的影响

枯草芽孢杆菌 9315 1的渗透压调节基因proB和proA以重叠基因的方式组织 ,但是表达两个单独的蛋白质ProB和ProA。通过引物设计 ,在抗脯氨酸反馈抑制耐盐突变菌株 9315 1 14的proBA基因重叠区引入一个限制性酶切位点 ,分别扩增出proB和proA基因 ,并构建融合的proBA基因。SDS PAGE分析显示有一条新的分子质量约为85kD的蛋白带出现。相对于表达未融合的proB和proA ,proBA融合基因的表达明显提高了宿主菌大肠杆菌JM83胞内游离脯氨酸含量和其耐高渗胁迫能力     

枯草芽孢杆菌抗脯氨酸结构类似物突变株的筛选及突变株proBA基因的克隆和序列分析

利用亚硝基胍对枯草芽孢杆菌93151进行诱变处理,获得了耐NaCl浓度达14％的突变株,同时发现该突变株也是一个抗脯氨酸反馈抑制突变菌株,其胞内自由脯氨酸的含量随着盐浓度的提高显著增加,说明其对渗透压的耐受能力与胞内自由脯氨酸的含量紧密相关。利用PCR方法克隆突变株的proBA基因,得到一个约2.3kb的DNA片段,序列分析表明该片段含有一完整的proB基因和部分proA基因,与野生菌株的proB基因相比,突变株proB基因中有3个碱基发生了改变,其中一个碱基的变化（从起始密码子开始第781位由T→A）导致了一个氨基酸发生改变（Ser→Thr),另外两个碱基变化为沉默位点突变。将该proB基因转入大肠杆菌脯氨酸营养缺陷型菌株,能够与其功能互补。同时对部分proA基因序列分析发现,其与proB基因头尾重叠。在proA基因起始密码子上游第14个碱基处有一个类似于SD的序列,其所编码的氨基酸序列与枯草芽孢杆菌168的同源性为77％。     

31株苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因型鉴定及表达产物研究

利用已建立的苏云金芽孢杆菌cry基因的PCRRFLP鉴定体系,鉴定了31株Bt菌株的cry基因类型,并进行了SDSPAGE分析和杀虫生物活性测定。研究表明：25株含cry1基因,表达蛋白130～150kD;其中16株含有对鞘翅目和鳞翅目害虫皆有活性的cry1I基因,其表达蛋白为81kD;15株同时含有cry1和cry2基因(13株表达蛋白约为60kD);10株含有未知待定基因;6株不含所鉴定的cry基因(其中2株有表达产物)。室内生物测定表明：cry1、cry2基因表达的菌株对鳞翅目害虫具有高杀虫活性,7株对舞毒蛾和膜翅目——杨叶蜂幼虫具有较高杀虫活性;含有cry1Aa\,cry1Ac\,cry2或cry1Ab\,cry1Ac\,cry2基因组合的菌株对棉铃虫幼虫均显示杀虫活性,其中6、12、30号菌株毒力最强。不含上述cry基因的菌株均无杀虫活性。以上结果证明,通过cry基因类型鉴定和表达产物的SDSPAGE分析可以预测菌株的杀虫活性。     

大肠杆菌胸腺嘧啶合成酶thyA缺失突变菌株的构建

大肠杆菌K12 DY330菌株的染色体上整合有一种新型的同源重组系统——缺陷型λ原噬菌体同源重组系统。以DY330为出发菌,通过同源重组构建大肠杆菌thyA-株DY330TI,其基因组特点是：thyA基因除保留N端的1～49氨基酸残基相对应的必需核苷酸序列外,将其余部分全部缺失;此外,还敲除了DY330TI中与缺陷型λ原噬菌体同源重组功能相关的基因,从而尽可能避免了通过同源重组产生回复突变的可能性。通过大肠杆菌thyA基因对该突变株的转化实验,检测转化子的回复突变率,进一步证实该突变株的突变性状稳定,为构建以thyA为选择标志的大肠杆菌染色体质粒平衡致死系统提供了合适的缺陷型宿主菌。     

苏云金芽孢杆菌科默尔亚种15A3株的cry基因分析及杀虫特性

筛选的苏云金芽孢杆菌野生菌株15A3经鉴定属血清H21型科默尔亚种。用PCR及RFLP方法对其cry1类基因分析证明其含有cry1Aa,\%cry1\%Ac,\%cry1\%Ca,\%cry1\%D,\%cry1\%I及cry2六种cry基因,其cry1A基因N末端145kb片段与已发表的序列有差异。表达晶体蛋白质的分子量分别为130,79,70,65,51和45kD。对家蝇致畸实验证明其不含β外毒素。发酵液对棉铃虫,甜菜夜蛾,小菜蛾及美国白蛾均具较高的毒力。证明野生的苏云金芽孢杆菌资源中也有具国外工程菌所特有的高效杀虫晶体蛋白基因组合的优良菌株。     

嗜热脂肪芽孢杆菌pgiB基因上游452bp序列的功能分析

用化学诱变剂N甲基N′硝基N亚硝基胍进行随机诱变,获得了穿梭启动子探测质粒pPGV5的温度抗性突变型pPGV5(tr65),序列分析发现质粒上卡那霉素核苷转移酶基因kan的+238位碱基发生了G→T的单点突变。以来自嗜热脂肪芽孢杆菌FDTP3菌株的耐热邻苯二酚2,3双加氧酶基因pheB作为报道基因,构建了转录融合质粒pPGVPB452,用高压电穿孔法将其转化嗜热脂肪芽孢杆菌,通过报道蛋白活性的分析,证明了嗜热脂肪芽孢杆菌T521菌株的6磷酸葡萄糖异构酶同工酶基因pgiB上游含启动子样序列的425bp片段在嗜热脂肪芽孢杆菌中不具有启动子功能。     

大肠杆菌腺苷脱氨酶基因的克隆、表达与缺失

利用途径工程的基本原理,拟在大肠杆菌核苷酸代谢途径中构建腺苷（AR）转化为腺苷三磷酸（ATP）的新途径,故需使细胞内的腺苷脱氨酶基因（add）缺失。通过构建大肠杆菌MC4100　DNA的基因文库,筛选得到含腺苷脱氨酶基因的DNA片段。构建表达质粒pBD1和pBD2并实现了表达。在此基础上构建了add基因缺失的带卡那霉素抗性基因的线性52kb DNA分子,同时转化JM83、MC4100、BL21（DE3）。经遗传稳定性实验和DNA分子杂交鉴定,确认得到了来自JM83的两株add基因缺陷株J1和J2。再对菌株J1、pUC18／JM83、pBD1／JM83的细胞粗提液做腺苷脱氨酶的酶活鉴定比较,结果表明则没有腺苷脱氨酶活性,pBD1／JM83有比pUC18／JM83强的腺苷脱氨酶活性。     

同源重组法构建枯草芽孢杆菌转酮酶缺失突变菌株

采用同源重组法高效构建枯草芽孢杆菌转酮酶(tkt)缺失突变株。以大肠杆菌(E.coliDH5α)质粒pBlUSKM为框架,构建出基于枯草杆菌(B.S104)tkt基因位点的整合载体pb-Trs-n,将此载体重组到Bacillus subtilis104中,从新霉素抗性平板上挑取转化子,整合载体pb-Trs-n的测序结果与Kunst.F报道的tkt基因高度同源(98.9%)。同源重组后,B.S104染色体上的tkt基因(2 004bp)部分与载体pb-Trs-n的neo基因(1 197bp)发生了同源交换,确定了该转化子为枯草芽孢杆菌转酮酶缺失突变株(tkt-,neo),该方法构建枯草芽孢杆菌转酮酶(tkt)缺失突变株是可行的,为D-核糖工程菌的研究奠定了基础。     

苏云金芽孢杆菌以色列亚种P19基因的初步研究

以含有P19和cyt1A基因的以色列亚种72MD质粒的9 7kb HindⅢ片段为模板进行PCR扩增,分别获得Ｐ19基因和cyt1A基因片段。与表达 载体pUHE24连接转化大肠杆菌XL１,获得3个克隆株。LZ19含有P19基因;pLZcyt1A含 有cyt1A基因;LZ19A含有P19和cyt1A两个基因。利用cyt1A蛋白质可使大肠杆菌细胞致 死的特性,在IPTG诱导下,测定了各克隆基因表达对大肠杆菌有致死作用;pLZ19A对大肠杆菌的起始致死作用明显快于pLZcyt1A,这种现象可能是P19基因促进cyt1A基因高表达的结果。     

枯草芽孢杆菌感受态细胞的制备及质粒转化方法研究

为便于枯草芽孢杆菌工业化生产应用,对Spizizen创立的枯草芽孢杆菌DNA转化方法进行改进.用GMI和GMII溶液处理枯草芽孢杆菌野生型菌株BS501a、营养缺陷型突变株DBl342和非营养缺陷型突变株WB800,用改进的方法制备感受态细胞,用7.5kb质粒pSBPTQ进行转化,并研究RNA、酵母粉、水解酪蛋白、培养方法对枯草芽孢杆菌质粒转化的影响.结果表明,该方法适用于不同基因型枯草芽孢杆菌的质粒转化,营养缺陷型突变株DBl342的转化率为750 CFU/μg/DNA,非营养缺陷型突变株WB800转化率为1 070 CFU/xg DNA,野生型菌株BS501a转化率为270 CFU/μg/DNA.根据影响转化效率的因素,推测在该方法中,枯草芽孢杆菌质粒转化原理:一定生物量的枯草芽孢杆菌在外界营养条件和钙、镁离子作用下,细胞壁和细胞膜形成缺陷,使外源DNA转入枯草芽孢杆菌细胞内.     

大肠杆菌\%otsA\%基因的克隆和表达

用PCR方法扩增了15kb的otsA基因片段,将该片段连接到多拷贝克隆载体后转化otsBA缺失和otsA缺陷的大肠杆菌菌株,使转化株重新获得otsA基因功能。生长曲线表明转化株在高渗培养基中生长良好,薄层层析法(TLC)检测海藻糖实验说明转化株细胞经诱导后合成海藻糖,otsA基因的克隆和表达为赋予转基因植物抗高渗、耐干旱能力提供了实验依据和材料。     

利用绿色荧光蛋白基因gfp研究芽胞杆菌的启动子活性

利用绿色荧光蛋白基因gfpmut3,分别标记苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)的cry3A启动子Pcry3A、BtI_BtII启动子PBtI_BtII和来自蜡状芽胞杆菌特异启动子P44-12以研究其表达差异。其中,Pcry3A和PBtI_BtII分别与gfpmut3构成融合基因,以调控gfpmut3在苏云金芽胞杆菌中的表达。将重组质粒pGFP_304(含P44-12)、pGFPExpA(含Pcry3A_ gfpmut3融合基因)和pGFPExpB(含PBtI_BtII_ gfpmut3融合基因)分别导入大肠杆菌(Escherichia coli)和苏云金芽胞杆菌后发现,P44-12和PBtI_BtII在大肠杆菌与苏云金芽胞杆菌中均可表达gfpmut3,其中PBtI_BtII在大肠杆菌中具有极强的启动基因表达的能力。而Pcry3A不能启动gfpmut3在大肠杆菌中表达,在苏云金芽胞杆菌中启动的gfpmut3表达的荧光强度也较弱。进一步通过荧光显微镜和生物活性检测器对含重组质粒pGFP_304、pGFPExpA和pGFPExpB的转化子分别进行荧光检测及微量热检测。结果表明,3种启动子驱动下的gfpmut3基因均可在苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171中表达并检测得到不同的发光类型。微量热法检测发现P44_12和PBtI_BtII启动gfpmut3表达的代谢热低于Pcry3A驱动gfpmut3表达的代谢热。     

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。     

苏云金杆菌辅助蛋白P20对杀虫晶体蛋白Cry1Ab表达的影响

苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis, 简称Bt)杀虫晶体蛋白Cry1Ab因其C半端缺少了一段含4个半胱氨酸的氨基酸序列而导致蛋白的不稳定,报道苏云金杆菌辅助蛋白P20帮助Cry1Ab蛋白的表达及晶体的形成。利用穿梭载体pHT3101构建3个表达质粒,即pT1B、pP1B和pDP1B,3个质粒都含有cry1Ab基因,不同在于pT1B没有p20基因,pP1B含有p20全基因,而pDP1B不仅含有p20全基因,且在p20基因前插入cry1A?启动子。分别将这3个表达质粒经电转化到苏云金杆菌晶体缺陷型菌株CryB中,获得转化菌株T1B、P1B和DP1B。Western blot表明cry1Ab基因在这3株菌中均表达了130 kD的蛋白,部分降解为大约60 kD的蛋白。蛋白定量分析显示,3株菌130 kD蛋白量的比为1∶1.4∶1.5,降解后的60 kD蛋白量的 比为1∶1.1∶1.6,Cry1Ab蛋白总量的比为1∶1∶2∶1.6。镜检发现,Cry1Ab在3株菌中都形成典型的菱形晶体,其晶体大小为T1B Helicoverpa armigera）均具有明显的杀虫活性,三者的LC₅₀差异不显著。研究表明,P20对cry1Ab基因的表达和晶体形成均有帮助,P20表达量的多少可能是导致Cry1Ab蛋白最终产量有所不同的因素。     

可可西里低温适生拮抗芽孢杆菌的筛选鉴定及脂肽化合物分析

极端环境特殊微生物资源研究和开发具有广阔的应用前景和研究意义.对分离筛选自青海可可西里境内植被根围的8株在4和10 ℃条件下生长良好的低温适生芽孢杆菌进行鉴定分析.结果表明: 通过生理生化特征分析、rep-PCR指纹图谱分析、16S rDNA及gyrB基因序列分析鉴定,8株供试菌株分别为莫哈韦芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)3株,解淀粉芽孢杆菌(B. amyloliquefaciens)1株和简单芽孢杆菌(B. simplex)4株.采用平板对峙试验从中筛选到4株对油菜菌核病原真菌(Sclerotinia sclerotiorum)及水稻白叶枯病原细菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae)均具有显著拮抗活性的生防菌株;采用MALDI-TOF-MS质谱分析生防菌株的拮抗活性物质,结果显示菌株KKD-1 (B. mojavensis)产生脂肽类化合物泛革素和表面活性素,菌株KKD-2(B. amyloliquefaciens)产生脂肽类化合物伊枯草菌素A、泛革素和表面活性素,推断生防菌株的拮抗活性可能与脂肽化合物的合成及分泌有关.该研究为低温适生性芽孢杆菌生物肥料和生物农药的研发提供了菌株资源.     

枯草芽孢杆菌群β-甘露聚糖酶基因克隆及同源性分析

本文对33株枯草芽孢杆菌群菌株进行β-甘露聚糖酶活性筛选,其中的32株具有β-甘露聚糖酶活性,只有1株无β-甘露聚糖酶活性.通过基因克隆测序的方法获得33株枯草芽孢杆菌群菌株β-甘露聚糖酶基因编码区全序列,对酶基因进行同源性分析并构建系统发育树;在β-甘露聚糖酶基因系统发育树中,33株枯草芽孢杆菌群菌株聚为3个分支,分别是枯草芽孢杆菌分支、地衣芽孢杆菌分支和解淀粉芽孢杆菌分支;枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌β-甘露聚糖酶基因种内同源性大于91%,而种间同源性为60%69%.     

绿色荧光蛋白基因标记野生型生防枯草芽孢杆菌的研究

根据绿色荧光蛋白基因和枯草芽孢杆菌木糖诱导型启动子PxylR 序列,分别设计两对特异引物primers PxyF/R和primers gfpF/R,扩增获得了完整的启动子PxylR和-gfp基因序列。进一步以上述产物混合物为模板,以primer PxyF/primer gfpR做引物进行重迭PCR,获得了PxylR-gfp重组翻译融合表达盒。经SphⅠ和KpnⅠ完全酶切后,将PxylR-gfp表达盒分别插入大肠杆菌_苏云金芽孢杆菌穿梭载体pHT315和大肠杆菌枯草芽孢杆菌穿梭载体pRP22。相应的重组表达质粒pGFP315和 pGFP22转化枯草芽孢杆菌感受态细胞。前者在标准菌株168中得到良好发光表型,后者则在标准菌株168和野生目标菌株B916中均得到良好的发光表型。室内平板抑菌实验结果显示B916生防效果与出发菌株没有明显差异,遗传稳定性研究表明连续稀释培养约175代后,工程菌株稳定性为94%,质粒丢失频率低于3.5×10^-4/代。     

嗜碱性芽孢杆菌PB92碱性蛋白酶分别在大肠杆菌和枯草芽孢杆菌中表达

从Bacillus alcalophillus PB92中扩增出碱性蛋白酶基因Mapr,Mapr分别插入到大肠杆菌载体pET-22b( )和枯草芽孢杆菌载体pWB980中构建成重组分泌型表达载体pET22b( )-Mapr、pWB980-Mapr。碱性蛋白酶基因分别在大肠杆菌宿主BL21和枯草芽孢杆菌DB104中得到表达。SDS-PAGE分析,重组蛋白酶的分子量为28kD。在大肠杆菌,所得酶活为231U/ml,而在枯草芽孢杆菌,其酶活为1563U/ml。大概是由于碱性蛋白酶在枯草芽孢杆菌折叠成熟机制与大肠杆菌的不同造成的。     

应用膜反向斑点杂交技术快速检测结核分支杆菌耐乙胺丁醇基因型的研究

应用膜反向斑点杂交技术快速检测结核分支杆菌对乙胺丁醇（EMB）耐药性。设计与合成用于检测结核分支杆菌耐EMB基因embB的寡核苷酸探针,点于硝酸纤维素膜上,与结核分支杆菌临床分离株生物素标记的聚合酶链反应（PCR）产物进行反向斑点杂交,并与PCR单链构象多态性（PCRSSCP）和PCR直接测序（PCRDS）结果比较。对81株结核分支杆菌临床分离株进行分析,31株EMB敏感株中,26株embB基因的SSCP图谱、膜反向斑点杂交结果与标准株(H37Rv)完全相同;其余5株SSCP图谱出现泳动变位,其中3株E1b杂交阳性,PCRDS分析为embB基因306位密码子ATG→GTG突变;2株E1d杂交阳性,PCRDS分析为embB基因306位密码子ATG→ATA突变。50株耐EMB菌株中,24株PCRSSCP 图谱与标准菌株相同,E1杂交阳性;26株PCRSSCP图谱出现泳动变位,其中18株E1b杂交阳性,2株E1c杂交阳性,5株E1d杂交阳性,1株E1e杂交阳性,未发现E1f杂交阳性,与PCRSSCP、PCRDS分析结果一致。突变检出率为52%。 膜反向斑点杂交技术可能成为检测部分结核分支杆菌乙胺丁醇耐药基因型简便、快速的方法。