转录组学分析盐单胞菌四氢嘧啶合成代谢相关的表达差异基因与qRT-PCR验证

【目的】探究盐适应条件下坎帕尼亚盐单胞菌(Halomonas campaniensis)的差异基因表达水平,挖掘四氢嘧啶(ectoine)合成代谢相关联的差异基因。【方法】设置无盐组NS (0 mol/L NaCl)、中盐组MS (1.5 mol/L NaCl)和高盐组HS (2.5 mol/L NaCl),培养H. campaniensis XH26菌株,利用IlluminaHiSeq测序进行转录组学分析,筛选四氢嘧啶合成代谢关联的差异基因,并进行qRT-PCR验证。【结果】菌株XH26胞内四氢嘧啶的积累量与盐度变化密切相关,1.5mol/LNaCl时积聚量最大为419.2mg/L。转录组测序(n=3/组)能定位到基因组测序序列的数量统计为87.24%–95.87%,共注释操纵子748个(涉及2 182个基因),转录起始-终止位点941个,预测新转录本456个,上调基因385个和下调基因326个(涉及245个KEGG通路)。组间NSvsMS分析表明,合成基因ectABC和lysC表达上调以促进四氢嘧啶生成,关联基因gltB、gltD、davT、hisD、alh-9、betA、acnB...     

西藏扎布耶盐碱湖细菌的多样性与分离菌株的生长特性

【背景】扎布耶湖位于青藏高原地区,是以水体中富含高浓度CO₃²⁻、HCO₃⁻和Na⁺为显著特性的盐碱湖,因其地理位置高寒、高海拔,人迹罕至,涉及该盐湖微生物的研究相对较少。【目的】系统探究湖水中细菌多样性和菌种资源等,发掘可利用的潜在菌种。【方法】采用Illumina测序16S rRNA基因V3−V4区分析扎布耶湖细菌的群落结构组成、物种多样性特征;采用纯培养筛选分离可培养细菌,明确分离菌株分类学地位、生长特性及产酸能力,同时测定分离菌株四氢嘧啶(ectoine)、吲哚乙酸(3-indoleacetic acid, IAA)和胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)的积聚量。【结果】Illumina测序明确分类地位的细菌有21门44纲86目583属,其中优势门类群是变形菌门(Proteobacteria, 25.11%−67.60%)、拟杆菌门(Bacteroidetes, 4.84%−35.02%)和厚壁菌门(Firmicutes, 1.24%−11.01%),优势属类群是克雷伯氏菌属(Klebsiella, 0.01%−9.53%)、盐单胞菌属(Halomonas, 0.54%−8.75%)、芽单胞菌属(Gemmatimonas, 2.39%−6.00%)和腈基降解菌属(Nitriliruptor, 1.27%−6.26%)。纯培养法筛选获得嗜盐碱菌38株,其中芽孢杆菌属(Bacillus) 23株(60.53%)和盐单胞菌属(Halomonas) 10株(26.32%),菌株均具有耐盐碱和产酸能力(19.80%−29.68%)。大多数菌株能积聚四氢嘧啶、IAA和EPS,产量范围分别为1.36−175.59、0.27−8.69和0.02−0.22 g/g。【结论】扎布耶湖细菌群落结构与其他地区盐碱湖相似,但存在大量未明确分类学地位的细菌,分离菌株多具有耐盐碱及产酸特性。此外,还发现4株高效生产四氢嘧啶、3株生产吲哚乙酸和3株生产胞外聚合物的潜力菌株,为扎布耶盐湖微生物资源的开发利用奠定了基础。     

青海湖盐单胞菌Ectoine合成基因簇ectABC的重组共表达

盐单胞菌属(Halomonas)通过胞内积聚有机相容溶质(Compatible solutes)来抵抗胞外的高盐渗透压。为了探究相容溶质Ectoine合成代谢相关基因的结构特征和异源共表达的可能性, 以青海湖盐单胞菌Halomonas sp. QHL1为材料, 通过高效液相色谱(HPLC)分析不同盐梯度下QHL1胞内Ectoine的积聚量, 并借助于染色体步移技术(Genome walking)捕获QHL1菌株的Ectoine生物合成基因簇ectABC, 利用分子克隆技术分析ectABC基因簇的异源重组表达(E.coli BL21)。研究结果表明: 胞内Ectoine的积聚量随着培养基中Na+浓度的增加而增加, 最大积聚量为167.1 mg/g细胞干重(1.0 mol/L Na+), 但菌体生长却受到高浓度Na+的强烈抑制作用。QHL1的ectABC操纵子全长序列为3580 bp, 结构基因ectA(579 bp)、ectB(1269 bp)与ectC (390 bp)串联排列。基于生物信息学预测分析, 两个启动子(70与38因子控制)和若干未知功能的保守模序(Motifs)存在于QHL1的ect操纵子上游。构建重组表达载体pET-28-ectABC, 并在E.coli BL21中异源表达ectABC基因簇(2438 bp)。SDS-PAGE结果显示EctA、EctB和EctC分别为27.2、52.5 和 20.8 kD, 与预测结果一致, 表明ectA、ectB和ectC基因能在E. coli BL21中实现异源共表达, 为构建Ectoine合成代谢基因整合的系统代谢工程, 并实现低盐发酵控制和过量化生产提供了重要的理论基础。