炭样小单孢菌中抗生素生物合成相关蛋白的筛选

目的：筛选一株具有广谱抗菌活性的炭样小单孢菌JXNU-1中核苷类抗生素生物合成相关蛋白。方法：通过iTRAQ定量蛋白质组学技术对JXNU-1菌体生长期（36h）和产物合成期（108h）的差异蛋白进行鉴定和功能分析。结果：基于iTRAQ定量蛋白质组学技术共鉴定出炭样小单孢菌总蛋白质2390个,差异表达蛋白172个,在产物合成期（108h）表达上调76个、表达下调96个。通过蛋白GO和COG注释等功能分析,筛选出12个与抗生素合成密切相关蛋白和5个生物合成基因簇。结论：利用iTRAQ技术筛选出炭样小单孢菌JXNU-1的抗生素合成相关蛋白,为阐明该抗生素的生物合成机制奠定实验依据。     

炭样小单孢菌JXNU-1抗生素合成的转录组学分析

炭样小单孢菌JXNU-1是一株具有广谱抗菌活性的放线菌。为了揭示炭样小单孢菌JXNU-1中抗生素合成机制,本研究采用测序平台Illumina Hiseq 2000分别测定炭样小单孢菌JXNU-1发酵过程中分泌大量抗生素前(发酵36 h)、后(发酵108 h)的c DNA文库序列,分析其差异表达基因。研究表明:抗生素大量分泌前后的炭样小单孢菌JXNU-1的转录组测序分别产出2.36 G和2.80 G的数据,其有效序列接近100%,测序数据已提交到NCBI Sequence Read Archive数据库,获登录号SRP066689。分析两转录组的差异表达基因,得到炭样小单孢菌JXNU-1中抗生素大量合成前后的差异表达基因1 072个,其中包括573个表达上调的基因,499个表达下调的基因。将上调表达基因中的前30个差异最显著的基因定位到炭样小单孢菌JXNU-1基因组中的13个基因簇,并从中筛选到与抗生素合成相关基因簇4个。     

抑制性消减杂交法筛选炭样小单孢菌JXNU-1中抗生素合成相关基因

为了筛选炭样小单孢菌JXNU-1中抗生素合成相关基因,本研究以培养36 h(抗生素分泌前)的炭样小单孢菌JXNU-1菌体所合成c DNA为Driver,以培养108 h(抗生素分泌后)的菌体所合成的c DNA为Tester,构建炭样小单孢菌JXNU-1分泌抗生素前后的差异c DNA消减文库,筛选差异表达基因,荧光定量PCR验证其表达量,生物信息学方法分析其功能。研究结果表明,经抑制性消减杂交筛选得到5个与抗生素合成相关的差异表达基因;比照炭样小单孢菌JXNU-1全基因组序列,将所获5个基因定位到4个生物合成基因簇中,最后确定了炭样小单孢菌JXNU-1中抗生素生物合成相关的基因簇。本研究为阐明炭样小单孢菌JXNU-1中抗生素的生物合成机制提供了实验依据。     

一株具有广谱抗菌活性炭样小单孢菌的全基因组序列测定

【目的】炭样小单孢菌JXNU-1是一株具有广谱抗菌活性的放线菌,研究揭示该菌的基因组序列信息。【方法】采用高通量测序技术对炭样小单孢菌JXNU-1的基因组DNA测序,利用SOAPdenovo软件组装,人工PCR修补基因组部分缺口,然后进行生物信息学分析。【结果】对炭样小单孢菌JXNU-1的全基因组序列进行了测定和注释,得到基因组精细图,相关序列已提交GenBank,获得登录号为JXSX00000000。【结论】研究为揭示炭样小单孢菌JXNU-1抗生素产生机制及其抗菌机理提供了基础数据,对进一步研发其抗生素具有重要的理论意义和巨大的应用价值。     

炭样小单孢菌JXNU-1基因打靶载体的构建

小单孢菌属放线菌是许多生物活性物质的重要来源,但自然条件下小单孢菌的活性产物产率普遍偏低,基因编辑与改造对提高小单孢菌属放线菌活性产物的产率具有重要意义。然而,有效的遗传转化体系成为小单孢菌属放线菌基因编辑改造的瓶颈。炭样小单孢菌JXUN-1是实验室从南昌瑶湖农田土壤样品中分离到的一株具有广谱抗菌活性的放线菌,其基因组具有GC含量高的特点。本研究以敲除炭样小单孢菌JXNU-1中抗生素合成相关基因P450为例,以温敏型质粒pKC1139为模板,构建了炭样小单孢菌JXNU-1 P450基因打靶载体p FD306,然后通过电转化将pFD306导入炭样小单孢菌JXNU-1新鲜菌丝体内,通过双交换获得基因缺失株炭样小单孢菌JXNU-ΔP450,最后通过PCR验证了菌株P450基因的缺失,表明炭样小单孢菌JXNU-1基因打靶载体pFD306构建成功。本研究确证了质粒pKC1139可以用于炭样小单孢菌JXNU-1基因组的编辑,为炭样小单孢菌JXNU-1抗生素合成相关基因的筛选及其功能研究提供有效帮助。     

炭样小单孢菌产抗生素对水稻细菌性条斑病菌的抗菌作用及其机理

【背景】水稻细菌性条斑病菌为水稻细菌性条斑病的病原菌,土壤中分离到的一株具有广谱抗菌活性的炭样小单孢菌JXNU-1,其发酵产物(即抗生素JX)对植物病原菌具有较强的抑菌活性。【目的】研究抗生素JX对水稻细菌性条斑病菌的抗菌作用及其机理。【方法】采用杯碟法测定抑菌圈大小,二倍稀释法测定最低抑菌浓度、最低杀菌浓度,并且从菌体形态观察、电导率变化、培养液大分子漏出、蛋白质合成、核酸合成和膜电位变化6个方面探究其作用机理。【结果】抗生素JX对水稻细菌性条斑病菌的抑菌圈直径达18.84±0.28mm,最低抑菌浓度和最低杀菌浓度分别为1.39μg/m L和2.78μg/mL,且杀菌速度很快,作用12 h的杀菌率达100%。在抗生素JX作用下,水稻细菌性条斑病菌的细胞形态发生改变,培养液电导率、膜电位和大分子漏出量均随抗生素浓度增加而增大,但菌体蛋白质含量随着抗生素浓度增加而降低,同时,通过实时荧光定量PCR方法检测发现ef-p表达量下调。【结论】抗生素JX对水稻细菌性条斑病菌具有较强的抗菌作用,推测其抑菌机理是通过抑制菌体蛋白质的生物合成和影响细胞膜完整性而起作用。     

一种耐盐促生菌筛选、鉴定及对玉米幼苗生长的影响

采用10%盐浓度的LB培养基从玉米根际筛选并分离出一株能够耐高盐的细菌菌株,利用形态特征和16S rDNA序列对该菌进行鉴定并分析其促生特性,通过盆栽试验研究在盐胁迫下,该菌株对玉米幼苗生长的影响。研究结果表明,该菌为嗜根考克氏菌Y1,具有溶磷性;在正常条件下,将嗜根考克氏菌Y1定殖在玉米幼苗根际上,株高和根长变化量分别增加了44.96%和49.45%左右,总叶绿素含量提高了74.44%左右,而MDA的含量降低了0.65倍左右;在盐胁迫下,株高和根长变化量分别提高了1.2倍和1.17倍左右,总叶绿素含量提高了56.24%左右,CAT活性提高了0.9倍左右,而MDA含量降低了0.34倍左右。结果表明,嗜根考克氏菌Y1可以作为生物肥料应用于盐渍化土壤中,缓解盐对玉米幼苗生长的抑制,促进玉米幼苗的生长。     

嗜热放线菌类群分类的研究V．小单孢菌属的分类鉴定

从我国各地的土壤、堆肥及粪肥中分离到一批嗜热小单孢菌,经52℃培养,其中’524菌株在固体培养基上有发育良好的基内菌丝体,在基内菌丝体上着生茄子形孢子,细胞壁组分II型,含内消旋二氨基庚二酸、甘氨酸。此菌株为罕见的嗜热菌株,区别于已报道的小单孢菌属中的种,故认为是个新种,命名为热茄孢小单孢菌(Micromonospora thermoauberginospora n.sp.)。     

d,l-肽链内切酶基因cwlO缺失促进地衣芽孢杆菌利用l-谷氨酰胺合成聚γ-谷氨酸

【背景】聚γ-谷氨酸(poly-γ-glutamic acid, γ-PGA)是一种由芽孢杆菌代谢产生的同质氨基酸聚合物,在众多领域具有广泛的应用潜力。芽孢杆菌cwlO表达一种d,l-肽链内切酶,其对γ-PGA合成的影响机理尚不清晰。【目的】探究缺失cwlO对以不同前体发酵γ-PGA的影响及其机制。【方法】以地衣芽孢杆菌WX-02为出发菌株,构建缺失cwlO的重组菌。在3 L发酵罐条件下对比重组菌和野生菌利用不同前体发酵产γ-PGA的发酵性能,并通过转录水平差异分析、荧光倒置显微镜观察、细胞壁肽聚糖含量和组分分析造成重组菌和野生菌发酵性能差异的原因。【结果】缺失cwlO的重组菌对l-谷氨酰胺的代谢利用效率显著提高,以l-谷氨酰胺和l-谷氨酸为混合前体时,重组菌的γ-PGA产量达到36.3 g/L,比野生菌高48.8%。RT-qPCR结果表明,相较于野生菌,重组菌在利用l-谷氨酰胺时γ-PGA合成途径和呼吸链上关键基因转录水平均上调。荧光倒置显微镜观察发现重组菌细胞形态相比野生菌变短变圆,细胞壁肽聚糖含量和组分测定发现,重组菌细胞壁肽聚糖含量降低,且肽聚糖中蛋白质占比减少。【结论】地衣芽孢杆菌cwlO的缺失引起细胞壁肽聚糖含量降低,促进了菌株对l-谷氨酰胺的利用,强化了γ-PGA的合成,这为探究cwlO对γ-PGA合成的影响提供了新的思路和研究基础。     

冠突散囊菌野生型与△veA突变菌株的差异蛋白研究

为了分离和鉴定冠突散囊菌野生型与veA基因缺失菌株的差异表达蛋白,寻找并比较与veA基因相关的产孢蛋白,为进一步研究丝状真菌产孢机理打下基础。经veA基因缺失,利用双向电泳技术分离差异表达蛋白,经凝胶银染显色后,Bio-Rad凝胶扫描仪扫描,Imagemaster图像软件分析,差异蛋白点进行质谱鉴定。所获肽序列与生物信息数据库匹配,在NCBI及Uniprot数据库中查找蛋白质信息,并归纳分析。结果显示,野生型菌株中出现表达上调的蛋白点77个,veA缺失型菌株中出现表达上调的蛋白点有116个,得到鉴定的30个功能各异的蛋白点,其中大多数蛋白与代谢相关。     

亮氨酰氨肽酶基因的阻断对刺糖多孢菌生长及次级代谢产物合成的影响

【目的】构建亮氨酰氨肽酶基因(pep A)被阻断的刺糖多孢菌工程菌株,并鉴定该基因对刺糖多孢菌菌丝形态、生物量、菌体全蛋白表达水平及产多杀菌素能力的影响,探究该基因调控多杀菌素合成的可能机制。【方法】利用PCR扩增刺糖多孢菌中的pep A基因同源片段,经酶切连接技术构建敲除载体p OJ260-pep A;通过接合转移和单交换同源重组将该载体整合至刺糖多孢菌染色体中,获得工程菌株S.sp-△pep A;利用培养特征、形态学、高效液相色谱、SDS-PAGE等方法对菌株进行研究分析。【结果】工程菌株S.sp-△pep A菌丝片段化程度加剧,生长态势被延缓且生物量降低,但有效促进了多杀菌素的生物合成。阻断亮氨酰胺肽酶基因的表达使刺糖多孢菌菌体全蛋白表达情况发生明显改变,找到表达水平显著上调的差异蛋白核糖体蛋白亚基和醛基脱氢酶,核糖体蛋白亚基通过影响蛋白质代谢对菌体生长产生影响;醛基脱氢酶则可与乙醇脱氢酶、乙酰辅酶A的合成酶相互作用影响辅酶A合成,而辅酶A是合成多杀菌素的重要底物。【结论】在刺糖多孢菌合成多杀菌素的次级代谢过程中,pep A基因作为负调控因子发挥作用。     

四株糖单孢菌分离株的分类学研究

从广西地区的土样中,分离到4株细胞壁Ⅳ型,糖型A, 无枝菌酸的假诺卡氏菌科的放线菌菌株,编号分别为191、221、202、和212。根据4株 菌的形态学特征和细胞化学特征,将其归入糖单孢菌属。与该属5个已知种的7个代表株进行 的rDNA的BamHI酶切片段长度类型分析(Ribotyping)的结果表明：191为青绿色糖单孢菌(S.viridis),202为青灰色糖单孢菌(S.caesia),221和212为相同的与青绿色糖单孢菌(S .viridis)的亲缘关系最近的种,但不同于已知的任何一个种。     

层出镰刀菌乌头酸酶家族的功能研究

【目的】层出镰刀菌是引起苜蓿根腐病的主要病原菌之一,探究层出镰刀菌中乌头酸酶家族蛋白的功能特性,为深入认识层出镰刀菌基础生理代谢的分子机制提供依据。【方法】利用hmmsearch工具,对真菌中含有乌头酸酶结构域的蛋白进行检索,并进行系统进化分析;通过实时荧光定量PCR及SWISS MODEL建模技术分别分析FpACO基因的表达模式与蛋白结构;利用同源重组双交换方法构建层出镰刀菌乌头酸酶基因敲除突变体;分析ΔFpACO3、ΔFpACO4-1、ΔFpACO4-2敲除突变体的生长、产孢、孢子形态、环境胁迫响应及致病力等表型变化;进一步测定敲除突变体中线粒体代谢相关生理生化指标的变化情况。【结果】FpACO4-1与FpACO4-2在产孢及孢子形态发生中发挥作用;FpACO3、FpACO4-1、FpACO4-2参与调控层出镰刀菌对细胞壁胁迫及金属离子胁迫的敏感性;FpACO3、FpACO4-1、FpACO4-2影响线粒体代谢,包括总乌头酸酶活性、ATP含量、过氧化氢含量及三羧酸循环关键基因表达等。【结论】乌头酸酶家族参与调控层出镰刀菌产孢、孢子形态分化、细胞壁胁迫及金属离子胁迫响应和线粒体代谢等过程。     

疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶在大肠杆菌中的表达与纯化

目的:实现疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶(Thermomyces lanuginosus Lipase,TLL)在大肠杆菌中的可溶性表达,并建立有效的纯化方法。方法:根据疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶序列和大肠杆菌密码子的偏爱性,合成了疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶DNA序列,克隆至大肠杆菌表达载体PET-32a(+)中,通过筛选得到阳性重组载体,并转化入大肠杆菌Rosetta(DE3),诱导表达并利用SDS-PAGE电泳检测重组脂肪酶表达情况,并通过Ni柱亲和层析对目的蛋白TLL进行纯化,透析脱盐后,TEV酶切重组融合蛋白,再利用亲和层析纯化得到酶切后的脂肪酶,检测其酶活。结果:得到了可溶性表达的TLL,检测酶切前后脂肪酶的比活性:酶切前达5.7×106U/mg,酶切后达8.9×105U/mg。结论:实现了疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶的可溶性表达,并得到有效纯化,同时证明TEV酶切目的蛋白对其活性影响微小,为之后对其进行环化打下基础。     

混菌发酵中与普通生酮基古龙酸菌产2-酮基-L-古龙酸相关功能蛋白的研究

目的:在混菌发酵中,筛选与小菌产2-酮基-L-古龙酸(2-KGA)相关的功能蛋白,并分析蛋白表达量的变化与产2-KGA的关系,寻找影响菌体代谢效率的关键性因素。方法:利用蛋白质组学技术,依据小菌产酸曲线,筛选与小菌产2-KGA有一定相关性的蛋白质,并利用生物信息学数据库,分析其改变与小菌代谢的关联。结果:获得了分辨率和重复性均良好的凝胶蛋白图谱,筛选出与小菌生产2-KGA密切相关的8个蛋白。结论:小菌产2-KGA强度与小菌体内抗氧化蛋白表达水平及糖代谢、能量代谢系统密切相关,推测有活性细胞色素C的含量可能为小菌产2-KGA的限制性因素。     

嗜热放线菌类群分类的研究IV．诺卡氏菌科嗜热种的研究

从亚热带地区土壤中分离出属于诺卡氏菌科的一些嗜热菌种,经52℃培养,通过形态、培养特征、生理生化特性及细胞壁组份等的研究,证明有与诺卡氏菌科菌种共同的特征,区别于这类菌的特性是嗜热性。本文报道属于3个属的4个新种：热黄色诺卡氏菌、Nocardia the-rmoflava n. sp.、热紫色诺卡氏菌 Nocardia thermoviolacea n. sp.、热酒红放线多孢菌Actinopolyspora thermovinacea n. sp.、热丁香类诺卡氏菌 Nocardioides thermolilacinus n. sp.。     

炭样小单孢菌JXNU-1广谱抗生素产物的分离及其理化性质

基于实验室自行分离到的一株具有广谱抗菌活性的炭样小单孢菌JXNU-1,研究了该菌株广谱抗生素产物的分离纯化工艺及其部分理化性质.结果表明,该茵产生的抗生素在中性和碱性条件下具有极高的热稳定性,但在酸性条件下不稳定.发酵液通过离心、过滤的预处理过程后,抗生素可吸附到717型阴离子交换树脂上,经2 mol/L的NaCl溶液洗脱除杂,再用20%的乙醇洗脱,可得抗生素产物,且在20%的乙醇溶液中加入2 mol/L的NaCl,可大大提高抗生素的洗脱效率.抗生素的酒精--盐洗脱液经减压浓缩去酒精、透析除盐后可得抗生素的水溶液.该抗生素水溶液经纸层析分析仅检测到单一活性斑点,HPLC分析表明其纯度达到99%以上.所得抗生素在Molish反应,Benedict反应扣二苯胺反应中均呈现阳性,紫外吸收具有典型的核苷类物质的光吸收特征,推测该抗生素为一核苷类抗生素.     

小单孢菌属特异寡核苷酸探针的设计及杂交条件优化

小单孢菌在生态环境中占有重要地位,也是寻找新的抗生素的重要来源.为了探索小单孢菌的生态分布和在未培养情况下的生态位,在分离和鉴定一定数量的小单孢菌的情况下利用小单孢菌属的16S rDNA基因同源性,采用ClustalX软件进行序列分析,设计了小单孢菌属的16S rRNA特异寡核苷酸探针Mn1和Mn3两个序列,将这两个序列与GenBank中小单孢和非小单孢菌属的16S rRNA序列进行Blastn比对分析,先在理论上确认Mn1和Mn3对小单孢菌属是特异的.收集小单孢和非小单孢菌株19株,通过原位杂交试验的方法对设计的探针进行特异性验证,结果证明,Mn1能和试验用到的所有小单孢菌属的标准菌株杂交和非小单孢菌均不能杂交;Mn3能和所有小单孢菌属的标准菌株杂交,但也能与链霉菌CGMCC4.891(Streptomyces microflavus)杂交.初步证明Mn1可作为小单孢菌属的特异性探针.并通过杂交条件试验优化了Mn1荧光原位杂交的条件:甲酰胺浓度为30%,溶菌酶处理时间为37℃ 40 min,HCl处理时间为60 min,杂交时间为3 h.     

一株重寄生枝孢菌的基因组测序及重寄生机制分析

【背景】枝孢菌SYC63是一株具有重寄生作用和抗菌活性的潜在生防菌株,目前尚无研究报道该菌株的全基因组序列,因此限制了其开发与利用。对该菌株进行基因组测序与分析,将进一步了解其重寄生的分子机制,为其在生物防治上的应用奠定研究基础。【目的】解析枝孢菌SYC63基因组序列信息,初步探究该菌的重寄生作用机制。【方法】利用二代高通量测序平台对枝孢菌SYC63进行全基因组测序,运用相关软件对其测序数据进行基因组组装、基因功能注释、预测次级代谢产物合成基因簇并分析重寄生相关的碳水化合物酶类基因等。【结果】基因组组装后共得到17个contigs,总长度为31 912 211 bp,GC含量为52.80%,预测到12 327个编码基因。其中,4 029、949和6 595个基因分别能在KEGG、COG和GO数据库中被注释到,同时还预测到25个次级代谢产物合成基因簇。对重寄生机制相关的碳水化合物酶类进行分析并与重寄生菌株(拟盘多毛孢菌、木霉及盾壳霉)比较,发现该菌具有较多的糖苷水解酶和糖脂酶基因,而且细胞壁降解酶类基因经锈菌孢子壁处理后在转录组测序中显著上调表达,初步分析了该菌与重寄生木霉在分子水平上的...     

小单孢菌(Micromonospora rosaria)DSM803全基因组测序及分析

小单孢菌(Micromonospora rosaria)DSM 803是一种高GC含量的革兰氏阳性放线菌,分离自美国德克萨斯州土壤,能够合成玫瑰霉素抗生素。目前,还没有相关研究报道Micromonospora rosaria的全基因组序列,这限制了代谢产物合成途径和比较基因组学等研究。本研究首次通过高通量测序技术对小单孢菌DSM803进行全基因组测序,使用Velvet软件进行组装拼接得到310个Contigs,整个基因组大小约7.38 Mbp,GC含量为73.4%,序列已提交至美国国立生物技术信息中心(NCBI)的Gen Bank数据库(LRQV00000000)。比较基因组学及玫瑰霉素合成途径相关基因分析结果显示:小单孢菌DSM 803在碳水化合物转运和代谢及信号转导功能方面要明显强于其它功能;玫瑰霉素生物合成基因簇由20个基因组成并分散于4个Contigs中。本研究首次报道了一株大环内酯类抗生素玫瑰霉素生产菌小单孢菌DSM 803的全基因组序列,分析了基因组基本特征,预测了次级代谢产物合成基因簇,探讨了玫瑰霉素生物合成途径,为后续的进一步代谢调控与合成生物学提供了理论基础。