hprK基因敲除及对其枯草芽孢杆菌核黄素发酵的影响

枯草芽孢杆菌在葡萄糖丰富的环境中,胞内糖分解代谢物浓度的提高将引起碳分解代谢物阻遏效应(CCR)及糖吸收的抑制,对核黄素等发酵过程产生不利影响。通过缺陷细胞的分解代谢物控制蛋白A(CcpA)可以解除CCR效应,但不能解除糖吸收的抑制。磷酸烯醇式丙酮酸-糖磷酸转移酶系统(PTS)是枯草芽孢杆菌主要的糖吸收方式,HPr蛋白和双功能的HPr激酶/HPr-Ser46-P磷酸酶(HprK/P)参与PTS系统的调控。在葡萄糖丰富的条件下,HprK/P的激酶活性受1,6-二磷酸果糖激活,催化HPr蛋白46位丝氨酸残基磷酸化,形成HPr-Ser46-P。HPr-Ser46-P抑制某些碳源透过酶基因的表达;同时HPr-Ser46-P难以被酶Ⅰ在His15磷酸化,不能在PTS系统中发挥转移磷酸基团的作用,使细胞的糖吸收受到抑制。在CcpA缺陷的背景下,敲除核黄素生产菌株B.subtilis24A1/pMX45的HprK/P编码基因hprK,构建了CcpA和HprK/P双缺陷的重组菌B.subtilisZHc/pMX45。摇瓶发酵显示,B.subtilisZHc/pMX45核黄素发酵的最适葡萄糖浓度由24A1/pMX45的8%提高到10%;核黄素产量达到4.374mg/mL,比24A1/pMX45提高了19.2%。结果表明,CcpA和HprK/P的双缺陷可有效解除高浓度葡萄糖所引起的CCR效应和糖吸收抑制,有助于提高细胞对葡萄糖的耐受力,并提高核黄素产量。     

双磁珠法质粒DNA提取技术及应用

质粒是基因合成与测序领域中使用最为频繁的基因运载工具,然而传统的质粒DNA提取方法面临提取通量低、生产成本高等问题,无法满足日益增长的需求。本研究基于质粒提取原理,开发了双磁珠法(double-magnetic-bead method, DMBM)质粒提取技术,探究了磁珠投入量、质粒DNA片段大小、菌液投入量等因素对质粒提取的影响,并且对比了本技术与商业化质粒DNA提取试剂盒提取DNA质量、提取通量及提取成本。结果表明,双磁珠法质粒DNA提取技术可满足不同细胞密度、不同片段长度的质粒DNA提取。此外,该技术搭载96通道全自动核酸提取仪,提取的质粒DNA纯度更高、提取时间缩短80%、提取成本缩减57.1%,从而实现了质粒DNA提取的高通量、低成本,有效助力基因合成与测序。     

蒺藜苜蓿全基因组中WRKY转录因子的鉴定与分析

WRKY基因家族是植物基因组内一类重要的转录因子, 参与植物许多生理生化过程, 如植物发育、代谢以及生物和非生物胁迫。目前, 已在多种植物中鉴定出WRKY基因家族, 但是关于蒺藜苜蓿(Medicago truncatula L.) WRKY基因家族的系统分析鲜有报道。文章利用生物信息学方法, 从蒺藜苜蓿全基因组中共鉴定出93个WRKY基因, 包括81个标准的WRKY基因(19个Ⅰ型基因, 49个Ⅱ型基因以及13个Ⅲ型基因)和12个非标准类型的WRKY基因。对这些WRKY基因进行了基因重复、染色体定位、基因结构、保守基序和系统进化等方面的分析。蒺藜苜蓿WRKY基因家族中最近共发生了11次基因重复事件, 共涉及24个基因, 占全部WRKY基因的26%。染色体物理定位分析表明, 蒺藜苜蓿WRKY基因在染色体上呈不均匀分布, 存在6个基因簇。对WRKY Ⅲ型基因的进化分析表明, 它们在长期的进化过程中受纯化选择压力。     

玉米中OsAPO1同源序列克隆及其与产量相关性状的关系

产量性状是玉米育种的首要目标,但产量相关基因的精细定位与克隆进展缓慢.OsAPO1是水稻中一个控制花序结构的基因,它具有多种功能,既能提高抗倒伏能力又能影响作物的产量.本研究在玉米中克隆了OsAPO1的同源序列ZmAPO1-6和ZmAPO1-9.蛋白多序列比对发现,2个玉米序列和OsAPO1相似性均超过了83%而且都含有F-box结构域.组织特异性表达分析表明,ZmAPO1主要在孕穗期的雌穗中表达.利用近200个自交系与S型细胞质雄性不育系测交构建了关联分析群体,在2个环境下对这2个基因进行了关联分析.在ZmAPO1-6和ZmAPO1-9上分别检测到14和8个与产量相关性状显著关联的位点,其中前者检测到的显著位点主要与株高和茎粗有关,而后者检测到的位点主要与百粒重有关.初步的研究结果推测,OsAPO1在玉米中的2个同源基因可能与产量和产量相关性状有关,该同源基因的克隆和初步分析可为进一步功能研究提供参考.     

基于act序列中国西部披碱草属植物所带内生真菌的系统演化

摘要:【目的】研究中国西部披碱草属植物(Elymus spp.)所带无性世代内生真菌的系统进化关系。【方法】克隆15条分离于中国西部披碱草属植物无性世代内生真菌肌动蛋白基因(act)序列,并与下载自GenBank中内生真菌的act序列共同构建系统进化树和网络结构拓扑图。【结果】供试无性世代内生真菌act序列均为单拷贝基因。系统进化关系表明,它们与分离于北美洲披碱草属植物的有性世代内生真菌Epichlo elymi存在不同的起源,而与分离于北美洲直芒草(Achnatherum eminens)的无性世代内生真菌Neotyphodium chisosum具有较近的亲缘关系。进一步研究发现,由北美洲直芒草无性世代内生真菌N.chisosum形成的单元型Hap 8与本研究菌株所组成的单元型Hap 3之间可能存在基因流。     

诱导性多能干细胞的研究进展及其在再生医学上的应用

通过特定转录因子的过表达使体细胞重编程为诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS细胞),这一成果引起了整个生命科学领域的广泛关注.由于iPS细胞不仅具有与人类胚胎干细胞(embryonicstem cell,ES细胞)相似的基本特征,而且与ES细胞相比,不存在免疫排斥和伦理道德问题,因此,具有重要的临床应用潜能.目前,iPS细胞主要用于细胞分化和移植,并可提供体外的疾病模型,以便于研究疾病形成的机制、筛选新药以及开发新的治疗方法.从iPS细胞的产生、诱导方法、生物学特征和在再生医学中的应用作以综述.     

L-谷氨酸氧化酶与CBD的融合表达及其在微晶纤维素上固定化分析

酶的固定化作为一种重要的技术,已在生物催化领域得到了广泛的应用。现将来源于普拉特链霉菌3304(Streptomyces platensis NTU3304)产生的胞外L-谷氨酸氧化酶(L-glutamate oxidase,Gox)基因gox融合到来源于粪碱纤维单胞菌Cellulomonas fimi的纤维素结合域(CBDcex)的基因上,构建表达载体p ETM10-Gox-CBD,并在大肠杆菌中表达。通过蛋白纯化获得融合蛋白,并命名为Gox-CBD。利用CBD对微晶纤维素特异性吸附的特性将其固定在微晶纤维素上,并对固定化酶的制备条件、结合量、酶学性质及其微晶纤维素结合稳定性等进行了研究。在4℃条件下结合约1 h,融合蛋白Gox-CBD结合在纤维素上的结合量即可达到9.0 mg/g。通过对重组型、融合表达游离的以及固定化在微晶纤维素上的谷氨酸氧化酶的酶学性质进行比较发现,固定化酶的比酶活有所降低;但固定化酶的热稳定性相对于游离酶有了很大的提高,在60℃孵育30 min后还保留有约70%的活性,而游离的重组Gox在相同条件下几乎完全失去活性。当固定化结合蛋白在p H10或者盐浓度5 mmol/L的Na Cl条件下可以牢固结合。并且可以通过一步纯化方法固定化融合蛋白Gox-CBD于微晶纤维素上。因此,L-谷氨酸氧化酶与纤维素结合域融合表达的研究为蛋白的纯化及酶的固定化提供了一种新策略。     

hprK 基因敲除及对其枯草芽孢杆菌核黄素发酵的影响

枯草芽孢杆菌在葡萄糖丰富的环境中,胞内糖分解代谢物浓度的提高将引起碳分解代谢物阻遏效应（CCR）及糖吸收 的抑制,对核黄素等发酵过程产生不利影响。通过缺陷细胞的分解代谢物控制蛋白A（CcpA）可以解除CCR效应,但不能解除糖吸收的抑制。磷酸烯醇式丙酮酸-糖磷酸转移酶系统（PTS）是枯草芽孢杆菌主要的糖吸收方式,HPr蛋白和双功能的HPr激酶/HPr-Ser46-P 磷酸酶（HprK/P）参与PTS系统的调控。在葡萄糖丰富的条件下,K96SRQ 的激酶活性受1,6二磷酸果糖激活,催化HPr蛋白46位丝氨酸残基磷酸化,形成HPr-Ser46-P.HPr-Ser46-P抑制某些碳源透过酶基因的表达;同时HPr-Ser46-P难以被酶I在His15磷酸化,不能在PTS系统中发挥转移磷酸基团的作用,使细胞的糖吸收受到抑制。在CcpA缺陷的背景下,敲除核黄素生产菌株B.subtilis24Al/Pmx45 的HprK/P 编码基因hprK,构建了CcpA和HprK/P双缺陷的重组菌B.subtilisZHc/Pmx45.摇瓶发酵显示,B.subtilisZHc/Pmx45核黄素发酵的最适葡萄糖浓度由24Al/Pmx45的8%提高到10%;核黄素产量达到4.374mg/Ml,比24Al/Pmx45提高了19.2%。结果表明,CcpA和HprK/P的双缺陷可有效解除高浓度葡萄糖所引起的CCR效 应和糖吸收抑制,有助于提高细胞对葡萄糖的耐受力,并提高核黄素产量。