木聚糖酶生产菌Saccharothrix variisporea YJ的筛选、发酵条件及酶学性质研究

以Azo-xylan为底物,利用双层平板法从堆肥中筛选到可降解木聚糖的菌株,16S rRNA测序分析显示该菌株与糖丝菌属（Saccharothrix variisporea）的同源性最高（99.33%）,命名为S. variisporea YJ。研究发现以酵母提取物或(NH₄)₂SO₄作为氮源、甘蔗叶作为碳源、初始pH值 7.0、发酵温度40 ℃、发酵时间5 d时,发酵液中木聚糖酶的酶活性最高。酶学性质研究表明该木聚糖酶的最适反应温度及pH值分别为55 ℃和8.0,在55 ℃以下及pH值 4.0~10.0的范围内保持较高稳定性。Na⁺能有效提高木聚糖酶活性,Mg²⁺和Mn²⁺没有明显影响,Cu²⁺则严重抑制木聚糖酶活性。此外,发酵液还可以直接对天然底物玉米芯进行降解。     

1株Pseudomonas frederiksbergensis JW-SD2的解磷特性及解磷条件研究

为探讨解磷细菌Pseudomonas frederiksbergensis JW-SD2的解磷特性及条件,检测了该菌株对不同矿质磷酸盐的溶解能力,并研究了不同碳源、氮源、温度、p H、装液量及盐离子等营养、环境因素对其解磷能力的影响。结果表明,该菌株对Ca3(PO4)2的溶解能力强于Fe PO4和Al PO4,解磷量达7.43 mmol/L。以葡萄糖作为碳源,硫酸铵作为氮源该菌株具有最大的解磷能力。同时还发现,该菌株能够在温度20~35℃,p H 4~9,装液量1/5~4/5,Na Cl浓度0~3.0%保持3.0 mmol/L以上的解磷量,具有较强的环境适应能力。     

基于Cre/loxP系统的睾丸组织特异性敲除Elovl4基因小鼠模型的构建及敲除效率检测

极长链多不饱和脂肪酸(very long chain polyunsaturated fatty acids,VLC-PUFAs)是哺乳动物视网膜、睾丸等极少数组织中特有的脂肪酸,其生物合成的关键酶为极长链脂肪酸延长酶4(very long chain fatty acid elongase 4,Elovl4)。建立组织特异性敲除Elovl4基因的动物模型有利于深入研究VLC-PUFAs的生物学功能,因此,本研究基于Cre/loxP系统,先分别构建了Stra8-Cre小鼠和Elovl4 floxed小鼠,通过杂交获得(Elovl4[flox/+],Stra8-Cre)杂合子基因敲除小鼠,再选择雌鼠与Elovl4 floxed纯合子雄鼠即Elovl4 [flox/flox]雄鼠杂交,通过基因型鉴定筛选获得(Elovl4[flox/flox], Stra8-Cre)纯合子小鼠。利用RT-PCR、qRT-PCR、Western blotting、免疫组化和免疫荧光检测Elovl4在睾丸组织中的敲除效率,结果表明,无论是杂合子还是纯合子基因敲除小鼠,其睾丸组织中Elovl4的表达在mRNA及蛋白水平显著下调,但其他组织未受影响。本研究成功构建了睾丸组织特异性敲除Elovl4基因小鼠,为后续研究VLC-PUFAs对雄性小鼠生殖功能的影响及相关分子机制提供可靠的动物模型。     

华丽龙胆GsF3′5′H和GsFNS基因的克隆及表达分析

该研究以华丽龙胆(Gentiana sino ornata)5个不同开放阶段(H₁~H₅)的蓝色花冠为试材,利用RT PCR技术克隆GsF3′5′H和GsFNS全长序列,并进行生物信息学分析,比较GsF3′5′H和GsFNS在不同组织和不同开放阶段的基因表达模式。结果显示：(1)所克隆的GsF3′5′H和GsFNS基因分别包含1 560 bp和1 590 bp开放阅读框(OFR),并分别编码520和529个氨基酸。(2)结构分析显示,GsF3′5′H和GsFNS均具有典型的F3′5′H和FNSⅡ蛋白保守结构域。(3)系统进化树分析表明,GsF3′5′H和GsFNS亲缘关系最近的物种是三花龙胆(Gentiana triflora)。(4)qRT PCR结果显示,GsF3′5′H和GsFNS基因在根、茎、叶和花冠中均表达,其中GsF3′5′H基因在花冠H₃阶段表达量最高。GsFNS在根中表达量最高,其次在花冠H₄阶段两基因的表达均较高。研究推测,GsF3′5′H基因表达产生的飞燕草素苷和GsFNS表达产生的黄酮共着色作用可能使华丽龙胆的花冠呈更稳定艳丽的蓝色,为蓝色花分子育种提供重要的基因资源。     

Septoria的新种和国内新记录种

作者在1987-1991年间从东北地区收集和采集Septoria真菌标本221份,鉴定出Septoria 84种,其中2个新种:Septoria dioscorical Lu Guo-zhong et Bai Jin-kai和Septoria saposhinikoviae Lu Guo-zhong et Bai Jin-kai,以及13个国内新记录种. Septoria属真菌的产孢方式为全壁芽生合轴式(holoblastic sympodial)。     

马尾松PmPGK1和PmGPIC基因的克隆和表达分析

为了解马尾松（Pinus massoniana）磷酸甘油酸激酶1（PGK1）与胞质溶胶葡萄糖磷酸异构酶（GPIC）的功能，采用RACE技术克隆了PmPGK1和PmGPIC基因，并进行了生物信息学分析与亚细胞定位，采用实时荧光定量PCR技术分析PmPGK1和PmGPIC的表达特性。结果表明，PmPGK1和PmGPIC全长为2 106和1 848 bp，分别编码507和566个氨基酸。PmPGK1和PmGPIC分别定位于叶绿体和胞质溶胶。PmPGK1表达量为新叶 > 老叶 > 新茎 > 根 > 花；而PmGPIC为老叶 > 花 > 新叶 > 新茎 > 根。低温胁迫24 h，PmPGK1和PmGPIC的表达量均随时间延长先降低后升高，且PmGPIC的表达量在处理2 h后即降至较低水平；高浓度CO₂胁迫24 h，PmPGK1的表达量随时间延长呈降低-升高-再降低的变化趋势，PmGPIC的表达下调但变化较不显著。因此，推测PmPGK1主要参与卡尔文循环及叶绿体/质体糖酵解，PmGPIC主要参与细胞质基质糖酵解；PmPGK1、PmGPIC活性在低温胁迫下均受抑制；PmPGK1活性在CO₂胁迫下受到显著抑制，而PmGPIC活性的影响不大。     

百合LbCAT和LbGPX基因的克隆与表达分析

以切花百合(Lilium brownii var. viridulum)‘卡瓦纳’cDNA为模板,克隆了过氧化氢酶(LbCAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(LbGPX)基因。序列分析表明,这2个基因分别包含1 479 bp和519 bp的开放阅读框(ORF),编码492个和172个氨基酸。进化分析结果表明,LbCAT蛋白与岷江百合CAT蛋白的氨基酸序列相似性最高(99.19%),且亲缘关系最近;LbGPX蛋白与油棕GPX蛋白的氨基酸序列相似性最高(78.61%),亲缘关系最近。qRT PCR结果显示,LbCAT和LbGPX在百合根、鳞茎、叶和花中都有表达。LbCAT在叶中表达量最高,LbGPX在花中表达量最高。这2个基因在百合花蕾的生长发育过程中均有表达,且表达量逐渐增加;在PEG处理后2个基因的转录水平升高,但独角金内酯(SLs)处理却显著降低了这2个基因的转录水平;该结果为百合抗逆性机理研究以及抗逆育种奠定了基础。     

大肠杆菌NAD+合成关键酶的克隆表达及发酵优化

【目的】烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD~+)在细胞基因表达、氧化还原反应、能量代谢以及调控细胞生命周期中具有重要的作用,其细胞内含量是能量效率的关键因素。强化辅因子合成策略,获得高产NAD~+菌株,对于NAD~+依赖型氧化还原反应的速率和调节相关生化合成途径的代谢流具有重要意义。【方法】首先通过内源性调节,对代谢途径中的关键酶基因进行强化,过量表达和共表达NAD~+合成途径中的关键酶基因pncB、nadD和nadE;其次,通过外源调节增加NAD~+前体物,优化诱导条件提高发酵过程中关键酶的表达量,增加NAD~+的合成量;最后在单因素优化试验的基础上,以NAD~+含量为响应值,采用Box-Bohnken试验设计方法,研究3个显著性影响因素相互作用对NAD~+积累量的影响,确定最佳的优化条件。【结果】根据关键酶基因强化策略,构建了7株重组菌,其中重组菌E.coli BL21/p ET-21a-nad E-pncB胞内NAD~+含量相比初始菌株E.coli BL21/pET-21a提高了405.2%。通过对该菌株诱导条件和NAD~+合成前体的优化,使用Design Expert 8.0分析实验数据,得出该重组菌株的最佳发酵条件为:诱导温度控制在15–20 oC,OD_(600)为0.6–0.8时添加IPTG 0.63 mmol/L、烟酸15.8 mg/L、诱导时长控制在24 h。NAD~+含量在最优条件下实验验证值可达43.16μmol/g DCW,与优化前相比提高了123.6%,与初始菌株相比提高了1029.8%。【结论】在大肠杆菌中共表达关键酶基因pncB和nadE,胞内NAD~+合成量明显增加,前体物以及诱导条件的外源调节使NAD~+积累量达到最佳优化值。实现了提高NAD~+含量的目标,胞内辅因子浓度的增加为提高生物催化效率奠定了可行性基础。     

ycjX和ycjF基因在布鲁氏菌热应激中的作用

【背景】细菌应对环境压力的能力对其存活和增殖及引起感染具有重要意义。充分揭示布鲁氏菌应激机制,可为防控布鲁氏菌病提供理论依据。研究发现,ycjX基因在细菌热应激时高表达且可能受σ³²调节,ycjF基因在细菌败血症期间表达显著上升,二者在革兰阴性菌中可能构成操纵子。【目的】研究ycjX和ycjF基因在布鲁氏菌热应激中的作用。【方法】对布鲁氏菌(Brucella)及其ycjX和ycjF双基因缺失株(△ycjXF)和回补株(C△ycjXF)进行热应激试验,计算3株菌的存活率。利用RT-PCR和β-半乳糖苷酶活性检测试验鉴定ycjX和ycjF的操纵子模式和启动子区域活性。利用ChIP试验分析σ³²与ycjX和ycjF的靶向调节关系。表达并纯化pGEX-4T-1-σ³²重组蛋白,凝胶电泳迁移试验分析σ³²与ycjX和ycjF之间的结合关系。【结果】热刺激后△ycjXF存活显著低于Brucella suis S2和C△ycjXF。明确布鲁氏菌ycjX和ycjF为同一转录本,确定其启动子区域具有活性。ChIP试验表明,σ³²可靶向富集在ycjXF启动子区,凝胶电泳迁移试验确定σ³²可与ycjXF体外直接结合。【结论】在σ³²的调节下,ycjX和ycjF在布鲁氏菌热应激中发挥正向作用。     

嗜碱细菌Cellulomonas bogoriensis 69B4T木聚糖酶的表达纯化及性质研究

【目的】对嗜碱细菌Cellulomonas bogoriensis 69B4~T产碱性木聚糖酶进行研究,克隆来源于该菌株的木聚糖酶基因,并对其进行异源表达、纯化及酶学性质的表征,为后续研究碱性木聚糖酶的耐碱机制及应用奠定基础。【方法】采用单因素分析法对菌株产碱性木聚糖酶情况进行研究;通过基因组分析,锚定5个内切木聚糖酶基因,利用同源扩增的方法进行克隆,并在大肠杆菌中重组表达,利用亲和层析对重组酶进行纯化,以木聚糖为底物表征木聚糖酶的酶学性质。【结果】来源于C. bogoriensis 69B4~T的5种木聚糖酶Xyn370、Xyn393、Xyn425、Xyn466和Xyn486均在大肠杆菌内实现了异源表达,并经亲和层析获得纯酶组分,其最适反应温度分别为60、50、40、40、60°C,在50°C范围内保温2h,残余酶活均在90%以上;最适反应p H分别为7.0、8.0、8.0、8.0、9.0,在p H5.0–9.0时具有较好的稳定性;5种重组木聚糖酶对部分金属离子和高浓度盐表现出较好的耐受性,对榉木木聚糖的酶活性最高,均为内切型木聚糖酶。【结论】本研究表达纯化的5种重组木聚糖酶具有耐盐碱的优良特性,且对温度、某些金属离子和化学试剂耐受,为研究木聚糖酶的耐碱机制及工业应用提供了酶源。     

Catalytic properties of the immobilized Aspergillus tamarii xylanase

Xylanase from Aspergillus tamarii was covalently immobilized on Duolite A147 pretreated with the bifunctional agent glutaraldehyde. The bound enzyme retained 54.2% of the original specific activity exhibited by the free enzyme (120 U/mg protein). Compared to the free enzyme, the immobilized enzyme exhibited lower optimum pH, higher optimum reaction temperature, lower energy of activation, higher K_m (Michaelis constant), lower V_max (maximal reaction rate). The half-life for the free enzyme was 186.0, 93.0, and 50.0 min for 40, 50, and 60°C, respectively, whereas the immobilized form at the same temperatures had half-life of 320, 136, and 65 min. The deactivation rate constant at 60°C for the immobilized enzyme is about 6.0 × 10⁻³, which is lower than that of the free enzyme (7.77 × 10⁻³ min). The energy of thermal deactivation was 15.22 and 20.72 kcal/mol, respectively for the free and immobilized enzyme, confirming stabilization by immobilization. An external mass transfer resistance was identified with the immobilization carrier (Duolite A147). The effect of some metal ions on the activity of the free and immobilized xylanase has been investigated. The immobilized enzyme retained about 73.0% of the initial catalytic activity even after being used 8 cycles.     

异常球菌007T形态和辐射抗性的研究

观察耐辐射异常球菌Deinococcus属的模式菌株Deinococcus radiodurans R1(AS1.633)和野生型异常球菌007^T的生长特性和形态特征;与耐辐射模式菌株AS1.633和辐射敏感菌株 Escherichia coli DH5α 的进行平行辐射试验, 分析007^T 对紫外线和γ射线辐射的抗性。结果表明,AS1.633和007^T的生长特性和形态特征有所不同,AS1.633为橙红色光滑、边缘整齐的菌落,而007^T为鲜红色菌落,边缘不整齐,菌落表面干燥、呈褶皱。耐辐射试验表明007^T 对紫外线辐射存活最高剂量是624Jｍ^-2,存活率为4%; γ射线16kGy照射后,007^T存活率为6%,说明007^T具有的极强的辐射抗性。     

异常球菌007T形态和辐射抗性的研究

观察耐辐射异常球菌Deinococcus属的模式菌株Deinococcus radiodurans R1(AS1.633)和野生型异常球菌007^T的生长特性和形态特征;与耐辐射模式菌株AS1.633和辐射敏感菌株 Escherichia coli DH5α 的进行平行辐射试验, 分析007^T 对紫外线和γ射线辐射的抗性。结果表明,AS1.633和007^T的生长特性和形态特征有所不同,AS1.633为橙红色光滑、边缘整齐的菌落,而007^T为鲜红色菌落,边缘不整齐,菌落表面干燥、呈褶皱。耐辐射试验表明007^T 对紫外线辐射存活最高剂量是624Jｍ^-2,存活率为4%; γ射线16kGy照射后,007^T存活率为6%,说明007^T具有的极强的辐射抗性。     

Production and characterization of a xylanase from Cyathus stercoreus

Cyathus stercoreus grown on wheat straw had a higher xylanase activity than when it was grown on rice husk or extracted hemicellulose. Inclusion of casein hydrolysate, Tween 80 and Mn²⁺ (at 0.02%, 0.2% and 0.075%, respectively) increased the production of extracellular xylanase. Optimal yield of xylanase (0.73 U/ml) was at pH 5.6 after 9 to 12 days at 30°C. The xylanase was stable at pH 4.5 to 7.5 for 2h but above 50°C its stability fell sharply.The authors are with the Department of Microbiology, University of Delhi South Campus, Benito Juarez Road, New Delhi-110021, India;     

Purification and characterization of barley-aleurone xylanase

Xylanase (-1,4-D-xylan xylanohydrolase; EC 3.2.1.8) from aleurone layers of barley (Hordeum vulgare L. cv. Himalaya) was purified and characterized. Purification was by preparative isoelectric focusing and a Sephadex G-200 column. Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis of the enzyme showed a single protein band with an apparent molecular weight (Mr)=34000 daltons. The isoelectric point of the enzyme was 4.6. The enzyme had maximum activity on xylan at pH 5.5 and at 35° C. It was most stable between pH 5 and 6 and at temperatures between 0 and 4° C. The K_m was 0.86 mg xylan·ml^-1.Abbreviations GA₃ gibberellic acid - kDa kilodalton - SDS-PAGE sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis     

Nonomuraea candida HMC10T中新结构套索肽noncaromin生物合成基因簇的克隆及异源表达

【目的】本研究旨在通过定向克隆菌株Nonomuraea candida HMC10^T中一个新的Ⅱ型套索肽类生物合成基因簇,通过在放线菌底盘宿主中的异源表达,获得新结构套索肽noncaromin,并完成其抑菌活性分析。【方法】通过antiSMASH软件分析菌株N.candida HMC10^T全基因组序列,确定新的Ⅱ型套索肽noncaromin的生物合成基因簇(biosynthetic gene cluster of noncaromin,nonc-BGC)。然后,利用ExoCET重组技术(exonuclease combined with RecET recombination)获得完整的nonc-BGC,得到重组质粒pJQK652,并通过λ-Red重组技术改造得到整合型质粒pJQK653。采用接合转移方法,将该质粒分别导入白色链霉菌、2株变铅青链霉菌、2株天蓝色链霉菌和红色糖多孢菌宿主中进行异源表达,再通过发酵和分离纯化获得目标套索肽noncaromin。最后,利用QTOF-ESI-MS²完成套索肽noncaromin的结构鉴定,并通过抗菌活性检测确定该化合物的生物活性。【结果】本研究利用ExoCET技术成功获得了完整的nonc-BGC,在6种放线菌宿主中成功异源表达,完成了noncaromin的结构鉴定,确定了其具有微弱的抗枯草芽孢杆菌活性。【结论】本研究在克隆得到新结构套索肽nonc-BGC的基础上,实现了该基因簇在6个放线菌底盘宿主中的成功表达,获得了1个具有微弱抑制枯草芽孢杆菌活性的新结构Ⅱ型套索肽noncaromin。本研究结果为发掘菌株N.candida HMC10^T及其他放线菌中的新结构化合物提供了借鉴。     

柴达木沙漠链霉菌S10T阿糖腺苷的大孔树脂分离工艺优化与结构鉴定

为了获得具有药用价值的活性天然产物,采用4种大孔吸附树脂对柴达木沙漠链霉菌(Streptomyces qaidemensis)S10^T发酵液进行静态吸附和解吸实验,优化分离工艺。结果显示,AB-8型树脂具有良好的吸附和解吸性能,该树脂对柴达木沙漠链霉菌S10^T发酵液中的活性天然产物吸附工艺为发酵液pH值9,吸附时间4 h,洗脱液70%甲醇溶液。经正向硅胶、反相硅胶和葡聚糖凝胶Sephadex LH-20分离得到了一个化合物,¹H-NMR和¹³C-NMR结合高分辨质谱(LC-HR-MS)鉴定该化合物为阿糖腺苷(vidarabine),是一种具有抗病毒活性的核苷类抗生素,并简单探究了其在柴达木沙漠链霉菌中的生物合成过程。     

Production and characterization of xylanase from a Streptomyces species grown on agricultural wastes

Alkali-treated corn stalk gave maximum xylanase production at supporting growth of Streptomyces HM-15. Xylanase was stable for 24 h over a pH range of 5.0 to 7.0, had optimal activity between 50 and 60°C and a halflife of 5 h at 60°C. Xylanase production and activity were inhibited by xylose.The authors are with Department of Biosciences, Sardar Patel University. Vallabh Vidyanagar-388120, Gujarat, India.