中华根瘤菌自体诱导物合成酶基因的筛选及其在大肠杆菌中的表达

通过携带有mariner转座子的质粒pJZ290随机插入诱变中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)建立突变子文库,并从中筛选到自体诱导物(autoinducer,AI)部分缺失突变株YW1。Arbitrary PCR扩增、DNA测序得到YW1基因组DNA中mariner转座子两端侧翼序列,经DNA序列拼接在GenBank上进行同源性分析后获得一个621bp的完整的开放阅读框(ORF),该ORF编码的酶具有206个氨基酸,与草木樨中华根瘤菌(Sinorhizobium medicae)WSM419的LuxI类自体诱导物合成酶(autoinducer synthase)TraI的同源性高达99%。因此,也将该基因命名为traⅠ。将该基因克隆到广宿主范围表达载体pYC12并在大肠杆菌Escherichia coli DH5α中成功表达,C18反相薄层层析(TLC)在阳性重组子培养上清中检测到四种自体诱导物分子,其中的两种正是AI缺失突变株YW1所缺失的AI,这些结果表明该traⅠ基因在苜蓿中华根瘤菌负责合成两种自体诱导物分子,为进一步研究其群体感应系统奠定了理论基础。     

百脉根根瘤菌群体感应相关基因的克隆与表达

在实验室的纯培养条件下,检测不到百脉根根瘤菌自体诱导物的产生,但是通过基因序列同源性比对分析发现,百脉根根瘤菌基因组中至少含有4种自体诱导物合成酶基因;将其中一个自体诱导物合成酶基因ml4543克隆到大肠杆菌表达载体pET30a,构建得到能异源表达该基因的大肠杆菌重组菌株;对该大肠杆菌重组菌株进行自体诱导物检测发现,该合成酶基因在大肠杆菌中能合成至少3种自体诱导物因子。     

根瘤菌与群体感应

细菌在高细胞密度下可以产生群体感应信号分子,调控细菌相关基因的表达,这种信号分子被称为自体诱导物。酰基高丝氨酸内酯类化合物(acyl-HSLs)是在根瘤菌中广泛存在的一类自体诱导物,该群体感应系统与根瘤菌和植物的共生作用密切相关。本文概述了AHLs介导的群体感应系统的组成及调控机制和不同根瘤菌中群体感应调节对根瘤菌生理行为及共生固氮的影响。     

华癸根瘤菌中自体诱导物的初步研究

群体感应 (Quorumsensing)是细菌通过产生可扩散的小分子量自体诱导物信号分子感知细胞群体密度变化 ,进行基因表达调控的生理行为。将根癌土壤杆菌 (Agrobacteriumtumefaciens)构建为超量表达群体感应调节蛋白TraR的检测菌株JZA1,试验证明该检测菌株能检测纳摩尔浓度的自体诱导物 ,利用该菌株对 3株不同华癸根瘤菌(Mesorhizobiumhuakuii)进行自体诱导物活性检测 ,发现该 3株华癸根瘤菌均能产生自体诱导物 ,其表达量与菌体密度成正相关 ,但 3株菌在相同培养条件下自体诱导物的表达量存在差异 ,结果表明自体诱导物在种内水平上存在一定的多样性 ;同时发现高pH条件能大大降低自体诱导物的稳定性 ,为进一步研究群体感应调节在共生固氮上的作用提供理论及实践依据     

苜蓿中华根瘤菌042B共同结瘤基因nodABC的克隆与序列分析*

根瘤菌的nodABC和nodD在结构和功能上保守,在不同的菌种之间能够互换〔1〕,是目前所有供试的豆科植物结瘤所必不可少的,称为共同结瘤基因。另一类是寄生专一性结瘤基因,如苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)的nodPQ等〔2〕,这些基因决定根瘤菌能与哪些种属豆科植物结瘤〔3〕。根瘤菌的结瘤呈寄主专一性,例如苜蓿中华根瘤菌的寄主范围很窄,仅能在苜蓿、草木樨和葫芦巴3个属的豆科植物结瘤〔4〕。但在1995年。本实验室从新疆苜蓿分离到一株菌株042B,既能在大豆又能在苜蓿上结瘤．而且在大豆上具有较高的共生效率〔5〕。本文拟克隆其nodABC,并与其他菌株nodABC序列进行比较,以阐明042B能在大豆和苜蓿结瘤的分子机制。     

中华根瘤菌NP1氨单加氧酶基因的克隆与功能鉴定

以中华根瘤菌NP1(Sinorhizobium sp.NP1)为原始菌株,通过同源克隆与Tail-PCR方法,获得1089bp的氨单加氧酶基因(amo)全长序列.该基因编码362个氨基酸,其二级结构与Sinorhizobium meliloti1021AMO的二级结构相似,该蛋白有9个跨膜区段.以自杀穿梭质粒pJQ200SK为原始载体,构建NP1amo基因敲除质粒pJQ200SK-amo-Tc.采用三亲本杂交的方法将该质粒转入原始菌株NP1中,获得amo基因敲除菌株NP1∷amo.通过本贝洛氏(Berthelot)法对氨氮进行测定,发现NP1∷amo的脱氮效率比原始菌株NP1下降约35%.该结果表明,本实验中所克隆的氨单加氧酶基因为脱氮关键酶基因.     

中华根瘤菌NP1腺苷酸激酶基因的克隆与功能鉴定

以中华根瘤菌NP1（Sinorhizobium sp. NP1）为原始菌株,通过同源克隆的方法,获得了579 bp的腺苷酸激酶基因（adk）全长序列. 该基因编码192个氨基酸,其二级结构和三级结构与Sinorhizobium meliloti 1021 ADK的二级结构和三级结构相似. 以表达载体pET21b为原始载体,构建成NP1 adk原核表达载体pET21b-adk,转化E.coli BL21菌株, SDS-PAGE检测表明：adk基因获得高效表达. HPLC测定证实：重组表达菌中ATP含量约为对照的1.3倍. 上述结果证明本实验中所克隆的腺苷酸激酶基因具增强ATP合成的功能.     

副溶血性弧菌群体感应蛋白CqsA的原核表达

副溶血性孤菌CqsA是一种推测的信号分子合成酶,其合成的信号分子在群体感应系统中可能具有重要的调控作用.从副溶血性弧菌ATCC 17802中克隆cqsA基因,构建重组质粒pET22b-cqsA.测序后转化大肠杆菌B1L21进行IPTG诱导表达,使用SDS-PAGE分析融合蛋白的表达状况,并通过6× His-Tag进行Western blotting检测.结果显示,经0.6 mmol/L IPTG诱导4h,目的基因以包涵体形式高效表达,表达的融合蛋白大小约为49 kD,与理论值相符(437 aa).表明副溶血性弧菌群体感应蛋白CqsA在大肠杆菌中成功表达,为后续寻找副溶血性孤菌群体感应信号分子,进一步探索副溶血性弧菌群体感应系统提供参考.     

苜蓿中华根瘤菌desA基因功能的鉴定

为研究苜蓿中华根瘤菌脂肪酸脱饱和酶desA基因在不饱和脂肪酸合成、共生结瘤固氮以及应对逆境胁迫中的功能,为高效利用苜蓿中华根瘤菌提供理论依据,本文通过异体遗传互补和脂肪酸组成薄层层析,分析SmdesA编码蛋白是否具有脱饱和酶的活性并参与不饱和脂肪酸的合成,构建SmdesA的缺失突变株和互补菌株,比较各菌株在不同逆境胁迫条件下的生长速率以及回接宿主植物后与紫花苜蓿共生结瘤的能力.结果表明SmdesA不能互补大肠杆菌CY57中EcfabA的突变,但具有将饱和脂肪酸脱饱和形成不饱和的棕榈油酸和十八碳烯酸的能力.另外,SmdesA缺失突变对苜蓿中华根瘤菌的脂肪酸组成影响不大,但会显著影响低温和高盐条件下菌株的生长速率以及与紫花苜蓿共生结瘤的能力.我们推测,SmdesA参与的脱饱和途径可能是苜蓿中华根瘤菌不饱和脂肪酸合成的补偿途径,其编码的蛋白DesA不是不饱和脂肪酸合成的关键酶,但在应对逆境胁迫和共生结瘤中具有重要的生物学功能.     

苜蓿中华根瘤菌042BMnoeA基因的克隆、敲除与功能的初步分析

通过PCR扩增获得了042BM的noeA基因。该基因与苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)1021noeA的同源性为99%,而其NoeA与1021NoeA的相似性为97%。还发现其NoeA与中慢生根瘤菌（Mesorhizobium sp.）BNC1可能的SAM_依赖性的甲基转移酶相似性为32%,而其303～362氨基酸区域与大肠杆菌（Escherichia coli）的核糖体50S亚基的L11蛋白甲基转移酶(PrmA)的160～220氨基酸区域的相似性达到41%。通过插入卡那盒,敲除noeA,获得突变株042BMA_Km。与苜蓿中华根瘤菌042BM相比,敲除noeA的突变株在普通紫花、保定、宁夏、百发和傲汉苜蓿品种上的结瘤数、根瘤鲜重和植株地上部分的干重都有不同程度的增加,而在秘鲁苜蓿品种上的结瘤数和植株地上部分的干重明显下降,在皇后和美国杂花苜蓿品种上则没有明显的变化。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.