小麦赤霉病原菌拮抗菌Bacillus amyloliquefaciens 7M1产抗菌素的研究

【目的】从小麦根际土壤分离鉴定一株赤霉病拮抗菌,对该菌产的抗菌素进行生物学性质研究、种类鉴定和抑菌实验。【方法】利用牛津杯法和光照培养箱实验对其抑菌活性进行测定,通过16S r RNA基因序列分析对目标菌株的种属进行初步鉴定,根据抗菌素相关基因进行PCR扩增和测序,利用在线软件Pro Param tool和TMHMM对编码蛋白进行生物信息学分析。【结果】7M1菌体和抗菌素对禾谷镰刀菌的抑菌圈直径分别为16.33±0.13 mm和15.43±0.21 mm,16S r RNA基因序列分析结果显示其为芽孢杆菌,并与解淀粉芽孢杆菌具有较近的亲缘关系,菌株7M1抗菌素对小麦赤霉病的温室防治效果为76.41%,而且热稳定性好,可被蛋白酶K、胰蛋白酶、胃蛋白酶降解,在p H 5.0-10.0有较好的抑菌活性,但是紫外线辐射会降低其抑菌活性。菌株7M1含有bac AB、itu C、bam D 3种基因,通过与Gen Bank中相关的抗菌素基因进行比对,发现其编码的氨基酸序列与Gen Bank库中的芽孢杆菌溶素、伊枯草菌素和杆菌抗霉素D等抗菌素的相似性达到99%。bac AB编码蛋白和itu C编码蛋白是稳定蛋白,bam D编码蛋白是不稳定蛋白,此外,3种基因的编码产物不具有明显的跨膜结构。【结论】从该菌发酵液提取的抗菌素有很好的抗禾谷镰刀菌活性而且性质稳定,因而在小麦赤霉病的生物防治中具有潜在的应用价值。     

转座子标签法突变呋喃丹降解菌CFDS-1*

通过接合使供体大肠杆菌DH5α中的质粒pSC123上的转座子插入到受体菌CFDS1基因组DNA中,以引起该菌株的基因插入突变。利用转座子上的卡那霉素抗性基因和呋喃丹降解过程中红色物质的产生与否初步筛选出6株突变株,分别命名为CFDSM1～CFDSM6。紫外扫描和气谱检测结果进一步证明这些突变子确实失去了对呋喃丹的降解能力。根据转座子的序列设计引物,以6株突变株的基因组DNA为模板进行PCR扩增,并对PCR产物进行限制性酶切分析,结果表明这些突变子中呋喃丹降解基因的失活就是由于转座子的插入而导致的。     

六六六（HCH）降解菌Sphingomonas sp. BHC_A的分离与降解特性的研究

从长期受六六六污染的土壤中分离得到一株能以HCH为唯一碳源的高效降解菌株 BHC_A。通过对其主要生理生化特征分析,以及16S rDNA序列的测定和同源性比较分析,将BHC_A鉴定为鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas sp.）。BHC_A菌株在12h以内能够完全矿化浓度分别为5mg/L的α_、β_、γ_、δ_HCH 4种异构体,特别是对β_HCH的降解在国际上也属少例。而前人所报道的γ_HCH降解菌Sphingomonas paucimobilis UT26菌株对β_HCH和δ_HCH不产生降解作用,即使经过24h的培养,对5mg/L的α_HCH的降解率也只有12.6%。在黄瓜的盆钵试验中发现,15d后BHC_A在土壤中对α、β_、γ_、δ_HCH 4种异构体的降解率为84.3%,能够有效地消除土壤中六六六的污染,缓解植株受药害症状。     

呋喃丹降解菌CDS-1的双标记菌株的构建

用Sau3AI消化呋喃丹降解菌Sphingomonassp.CDS-1的基因组DNA,将所得DNA片段与BamHⅠ酶切的启动子探针载体pRobe-GFP酶连后转化E.coliDH5α感受态细胞,在选择性平板上培养,从大约1×104个菌落中筛选到50个含启动子片段的阳性克隆。挑选其中一个发光强度最强的阳性克隆F7,将它的重组质粒pF7用EcoRⅠ和HindⅢ双酶切后得到包含Sphingomonassp.CDS-1启动子和gfp基因的DNA片段,将该片段克隆到广宿主载体pPZP201上,得到pPZP201-gfp质粒。将pPZP201-gfp通过三亲接合转移至Sphingomonassp.CDS-1中得到GFP标记菌株CDS-gfp,经荧光显微镜观察,gfp基因在CDS-gfp中表达量很高。对标记菌株进行连续传代10次(48h/次),发现pPZP201-gfp依然存在,而且发光明显。通过NotⅠ酶切位点把linA基因连接到pUT/mini-Tn5上构建新的转座子载体pUT/mini-Tn5-linA。以pRK600为辅助质粒将pUT/mini-Tn5-linA引入到CDS-1中,linA基因通过转座作用,插入到CDS-gfp的染色体中,得到双标记菌株CDS-GFP-LinA。该菌株是一株能同时降解γ-六六六和呋喃丹的基因工程菌,本研究的结果为研究Sphingomonassp.CDS-1的生态学行为奠定了基础。     

应用RT-qPCR技术定量检测湖泊水体中蓝藻方法的比较

利用RT-qPCR技术建立了对湖泊水体中的微囊藻和蓝藻的SYBR Green Ⅰ荧光定量PCR检测方法,在所建立的方法中,对以微囊藻藻蓝蛋白基因、蓝藻16S rRNA基因、微囊藻16S rRNA基因分别作为RT-qPCR检测的目的基因所得结果进行了比较,并对实验室培养的微囊藻和太湖的环境样品进行了检测。结果表明,用藻蓝蛋白基因作为检测目的基因,以M.aeruginosa PCC 7806基因组DNA作为标准品的测定方法与显微镜计数的结果有较好的相关性和一致性,并具有简便、快速、特异性高的特点,可以满足检测的要求。     

抗脱氧雪腐镰刀菌烯醇单克隆抗体的制备

[目的]小麦赤霉病菌产生的毒素不仅在病害发展过程中具有加重赤霉病的作用,而且污染谷物导致严重的食用安全性问题.由于赤霉病的普遍发生,有必要建立快速、灵敏、有效的毒素检测方法,本试验旨在制备可用于检测被脱氧雪腐镰刀菌烯醇污染的粮谷类特异性单克隆抗体.[方法]本实验首先将脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的衍生物3-半琥珀酰-脱氧雪腐镰刀菌烯醇(3-HS-DON-OVA)与卵清蛋白(OVA)采用碳化二亚胺法进行偶联得到人工抗原,以此人工抗原免疫BALB/C小鼠,取该鼠脾细胞与SP2/O鼠骨髓瘤细胞融合,经筛选和克隆,得到了1株能稳定分泌DON抗体的单克隆细胞株(382),并制备单克隆抗体腹水.[结果]经检测382的抗体类型及亚类均为IgG1,其轻链为κ链.腹水通过间接酶联免疫吸附测定效价在1×10-7以上.该单克隆抗体与脱氧雪腐镰刀菌烯醇特异性结合反应的50%抑制质量浓度为29 μg/L,除与3-acetyldeoxynivalenol(3-Ac-DON)的交叉反应率为78.38%,与其他脱氧雪腐镰刀菌烯醇结构类似物无交叉反应.[结论]本实验所制备的单克隆抗体有较高的灵敏度和特异性,具有较好的应用价值.     

遗传稳定型六六六、多菌灵降解基因工程菌构建

通过PCR的方法从六六六降解菌Sphingomonas sp.BHC-A扩增出完整的脱氯化氢酶基因linA.将其克隆到含有mini-Tn5的自杀性质粒pUT4K上,构建成质粒pUT/mini-Tn5-linA.通过三亲杂交,在辅助质粒RK600的帮助下,将pUT/mini-Tn5-linA转移到一株高效降解多菌灵菌株Rhodococcus sp.DJL-6中.利用mini-Tn5的转座作用将linA基因整合到DJL-6的染色体DNA上,得到工程菌株DJL-6A.该工程菌具有同时降解多菌灵和六六六的功能,且对于初始浓度为0.05 μg/mL和5 μg/mL的六六六的降解活性与亲本菌株BHC-A相当.在不加任何选择压力的条件下工程菌株进行连续传代,结果证明linA基因可以持续稳定的存在于宿主的染色体DNA上.     

六六六(HCH)降解菌Sphingomonas sp. BHC-A的分离与降解特性的研究

从长期受六六六污染的土壤中分离得到一株能以HCH为唯一碳源的高效降解菌株BHC-A。通过对其主要生理生化特征分析,以及16S rDNA序列的测定和同源性比较分析,将BHC-A鉴定为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonassp.)。BHC-A菌株在12h以内能够完全矿化浓度分别为5mg/L的α-、β-、γ-、δ-HCH4种异构体,特别是对β-HCH的降解在国际上也属少例。而前人所报道的γ-HCH降解菌Sphingomonas paucimobilisUT26菌株对β-HCH和δ-HCH不产生降解作用,即使经过24h的培养,对5mg/L的α-HCH的降解率也只有12.6%。在黄瓜的盆钵试验中发现,15d后BHC-A在土壤中对α、β-、γ-、δ-HCH4种异构体的降解率为84.3%,能够有效地消除土壤中六六六的污染,缓解植株受药害症状。     

四环素与3,4-苯并芘复合污染对抗性基因tetA(C)产生高抗性突变的影响

【目的】探究环境中同时存在低浓度四环素(tetracycline,TC)和3,4-苯并芘(benzo [a] pyrene,Bap)对抗性基因tetA(C)产生高抗性突变的影响。【方法】以大肠杆菌(Escherichia coli,E. coli)为宿主菌株,pACYC184质粒作为载体,四环素抗性基因tetA(C)作为研究对象,采用易错PCR构建基因文库的方法,建立基因突变位点对应高抗性的关系密码表。同时设置添加低浓度TC且添加0–30 mg/L Bap以及仅添加0–30 mg/L Bap的处理组,培养携带pACYC184质粒的大肠杆菌14 d,每组中随机挑选10株获得高抗性的菌株,对其中的tetA(C)基因片段进行测序,再结合突变位点密码表,计算高抗性菌株中由基因突变产生高抗性菌株的比例。【结果】测序结果显示在低浓度TC选择压力下,Bap浓度越高时,高抗性基因突变株占的比例也越高(P≤0.01),而不添加TC时,Bap浓度与高抗性基因突变株占比之间无变化规律(P0.05)。【结论】当环境中同时存在Bap和低浓度TC时,高抗性突变基因易于通过选择压力保存下来。     

单端孢霉烯族毒素的产生及分子调控机制

禾谷镰刀菌复合种(Fusarium graminearum species complex,FGSC)引起的赤霉病是小麦生产上危害最为严重的病害之一。赤霉病除了造成减产外,感病籽粒中含有多种镰刀菌毒素,如单端孢霉烯族的呕吐毒素,可引起人畜中毒和重大疾病,给食品安全构成严重威胁。过去20年,随着禾谷镰刀菌全基因组序列的公布和遗传转化体系的成熟,禾谷镰刀菌Fusarium graminearum的功能基因组学的研究取得了较大进展,单端孢霉烯族毒素的产生、调控机制及网络研究成为热点。本文综述国内外单端孢霉烯族毒素的生物合成和分子调控机制,包括合成基因簇及决定不同产毒化学型的基因、产毒调控元件、环境因子调控产毒的分子机制,可为小麦抗赤霉病的育种提供新思路,为新型药剂的研发提供分子靶标,为赤霉病的持续防控和毒素污染的有效治理提供理论依据。