应用转化方法从枯草杆菌168中选育高产α-淀粉酶产生菌

以枯草杆菌168(trp~-)为受体菌,枯草杆菌SH-16(Str~R)和枯草杆菌209(lin~R)为供体菌,通过DNA转化而获得抗链霉素,抗林可霉素和色氨酸缺陷回复原养型的各种枯草杆菌转化体。其中,有小部分转化体产生的α-淀粉酶比供体菌高达24%,大部分转化体产生的α-淀粉酶与供体菌差不多或较低,但均比受体菌高。结果表明用DNA转化方法来选育新菌种是有一定价值的。     

pUB 110质粒转化枯草杆菌Ki-2株及其突变体的研究

迄今文献中报道枯草杆菌基因克隆化都采用枯草杆菌168株及其突变体。本文采用我国分离的枯草杆菌Ki-2株及其突变体Ki-2-1 32(Thr~-Ile~-Val~-)和Ki-2-148(ura~-)为pUB110质粒DNA的受体菌株。用酸酚法提纯pUB110质粒DNA,在琼脂糖凝胶电泳上看不到样品中有染色体DNA的带。结果表明,Ki-2、Ki-2-132和Ki-2-148都可作pUB 110质粒的受体菌,其转化频率在10~(—3)—10~(—8)之间,因菌株和条件不同,频率有所差异。Ki-2-132的转化效率为每微克DNA可产生10~4转化体。pUB 110质粒DNA浓度在0.01—1.00μg/ml之间时,转化体数目随DNA浓度增加而增加,其中,在浓度为0.01—0.1μg/ml之间成直线关系,测定的DNA依赖指数为1.04,系一级反应。从pUB110质粒DNA转化168、Ki-2、Ki-2-132、Ki-2-148的转化体中提取的质粒DNA仍具有pUB110质粒DNA的抗卡那霉素的转化活性。从转化体提纯的质粒DNA的电泳图以及EcoRI消化后的电泳图与原来的pUB110 DNA的电泳图相同。     

地衣形芽孢杆菌热稳定α-淀粉酶基因的分子克隆及其在枯草杆菌中的表达

以E.coli噬菌体λ EMBL 3为载体,用鸟枪法将地衣形芽孢杆菌的热稳定α-淀粉酶基因克隆到λ噬菌体的基因组中。携带α-淀粉酶基因的杂种噬菌体λ pAmy_αL16的DNA,经限制性内切酶HindⅢ水解后,被亚克隆到枯草杆菌的质粒pNQ 122上,并得到了表达。通过重转化作用和物理图谱分析,证明α-淀粉酶基因位于3.9 kb的Hin dⅢ DNA限制片段上。 转化子枯草杆菌(pAmy_αL41)产生的α-淀粉酶的热稳定性、最适反应温度等与亲本菌株一致。α-淀粉酶的分子量和等电点也与原菌株相同。     

酶和发酵工程

枯草杆菌(Bacillus subtilis)2633能超量生产α-淀粉酶(比其亲本品系枯草杆菌6160约高3000倍)。采用枯草杆菌-大肠杆菌穿梭载体 PHY 300 PLK 将枯草杆菌2633的一个α-淀粉酶基因克隆到大肠杆菌中。当含有α-淀粉酶基因的重组质粒 PAM 26被导入枯草杆菌6160后,一个转换体大约可产生40000 U/毫升的α-淀粉酶,为枯草杆菌6160的4000倍。这表明2633的α-淀粉酶基因(淀     

地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶异源表达研究

目的：以地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶基因（amyL）为报告基因,构建含不同启动子的枯草杆菌表达载体,转化枯草杆菌,并对重组菌的酶活进行分析,比较不同启动子对amyL基因在枯草杆菌中表达的影响。方法：以高温α-淀粉酶高产菌株B.licheniformis0204染色体DNA为模板,PCR扩增得到amyL并分别与PQ启动子和P43启动子进行连接构建表达载体pUB-PQ-amyL和pUB-P43-amyL,化学法转化枯草杆菌1A717,筛选得到重组转化子后对重组菌的表达产物进行SDS-PAGE和酶活检测。结果：重组菌摇瓶发酵105h后测定高温α-淀粉酶酶活,B.subtilis1A717（pUB-PQ-amyL）的最高酶活为280.1U/mL,B.subtilis1A717（pUB-P43-amyL）的最高酶活为190.5U/mL。结论：PQ启动子调控的高温α-淀粉酶最高表达水平是P43启动子调控的最高表达水平的1.47倍,说明PQ启动子能使amyL基因在枯草杆菌中更高效地表达。     

利用淀粉直接发酵生产肌苷菌株的构建

以肌苷生产菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)TF_2为受体菌,利用质粒DNA的原生质体转化法,将携带糖化型α-淀粉酶基因的重组质粒pBX96导入肌苷产生菌TF_2中,转化频率为5.7×10^(-6),获得一株能以淀粉为碳源生产肌苷的转化子T140(pBX96),该工程菌株能在以淀粉为碳源的培养基上平均积累肌苷4.64g/L,经过92代,质粒自发丢失率为0.78％。培养48h后,工程菌株的糖化型α—淀粉酶活力为受体菌的7.79倍。并对工程菌株TI40(pBX96)的发酵条件做了初步摸索。     

ShF3a菌核酸自身转化分化为ShF2a菌及其生物学性状

以福氏志贺氏3a菌原养型(ShF3a-P_(199):Str~R·Met~ )DNA为供体,与同来源之福氏志贺氏3a菌营养缺陷型(ShF3a-A_2:Str~S·Met~-)为受体菌,进行自身核酸转化,在基本培养基上产生出对ShF3a和ShF2a菌血清都能发生凝集反应的菌落。这种菌经继代培养后便自身分离成单一菌型,产生“菌型分化”现象。转化体菌经生物学试验是属于福氏志贺氏菌特征,遗传特性稳定。同时观察到对抗生素耐药性上有不同的变化。菌落形态大小,转化体菌(ShF2a-T)比ShF3a菌的菌落小得多。这个异型菌问题的产生对于福氏志贺氏菌的分类和流行病学及其在临床医疗上都具有实际意义。 琼脂糖凝胶电泳图谱观察到ShF3a菌和ShF2a菌中有许多分子量较小的各种不同的核酸区带。     

铜绿假单胞菌AS1.860萘降解质粒的转化

为进一步证明铜绿假单胞菌AS1.860菌株降解萘能力与质粒的关系,我们以菌株AS1.860作供体菌,AS1.860-30(B-2~-)作受体菌进行转化。转化子BS1.860CI具备了供体株的遗传特性,转化频率为8×10~(-8)。琼脂糖凝胶电泳和酶切图谱观察,二者质粒DNA迁移区段和酶切图谱相同,表明质粒与萘的降解及铜绿色素的产生有关。     

染色体DNA转化原生质球构建解烃工程菌

用供体菌C_(20-11)和D_(36-3)染色体DNA转化受体菌T_3原生质球。采用5mg/ml溶菌酶,37℃水浴1小时制备原生质球。原生质球形成率为99％,再生率为72.5％。在30％、PEG6000和0.1MCaC1_2作用下,供体DNA转化受体原生质球。我们用上述条件构建了能够同时降解以下四种碳源:苯甲酸、萘、樟脑、十六烷的工程菌株TCD32-14-1。     

枯草杆菌和大肠杆菌融合转移双复制功能杂种质粒pTZ22的研究

在大肠杆菌C600(pTZ22)(Km~rTc~rAp~r)和枯草杆菌Ki-2-132(Sm~rIle~-Thr~-Val~-)(简称A系统)以及在枯草杆菌Ki-2-132(pTZ22)(Km~r)和大肠杆菌C600(简称B系统)菌株之间,通过细胞融合,从两个方向转移pTZ22。A系统获得一批抗Km Sm融合子,B系统获得一批抗Km Ap和Tc的融合子,融合频率为10~(-4)—10~(-6)。融合子的抗性是稳定的,并且革兰氏染色、产酶和产孢匦与不带质粒的亲本相同。DNA的电泳图证明,除了不带质粒的亲本无质粒带外,其它菌株都有质粒带,A系的电泳相同,B系的则不同,原因尚不清楚。用融合子的质粒DNA转化ki-2-132和C600都获得了转化体,其转化频率因实验条件不同而有差异。以上结果表明,大肠杜菌和枯草杄菌细胞之间能够相互融合,通过融合能从A、B两个方向转移质粒pTZ22,枯草杆菌的蛋白酶不阻碍细胞融合和质粒转移。     

枯草杆菌Ki-2-132株运载体质粒pKC1的构建和特性

pc194质粒在枯草杆菌(Bacillus subtilis)Ki-2-132株中的稳定性比在168株中的稳定性高。在EcoRI位点将质粒pUB110(Km~c)和pTP-4(Cm~r)重组,获得重组质粒pKC1(km~c Cm~c)。电镜照片表明pKC1 DNA是一环状分子。它可转化Ki-2-132获得同时抗Km和Cm的转化体,其稳定性介于二亲代质粒之间,但更接近于较稳定的pUB110。pKC1在Km~c基因内有单一的BglⅡ切点,在该位点上克隆Ki-2染色体无选择记号的BglⅡ、BamHI或BglⅡ-BamHI片段,获得插入失活的Km~s Cm~r转化体,其中一个(pK15)插入DNA片段的分子量约为1.5Md。pK15稳定性比pKC1低,但还可相当稳定地保持在Ki-2-132中。结果表明,Ki-2-132和pKG1是一个克隆外源DNA的系统。     

应用遗传转化选育肌苷产生菌枯草杆菌“S14”

枯草杆菌链霉素基因位点和腺嘌呤基因位点靠近,因此利用它们共同转化频率较高的特性,从链霉素转化体中筛选腺嘌呤缺陷型转化体。用此方法使受体菌株168获得了给体菌株18R_3腺嘌呤缺陷型与产肌苷的遗传特性,并从中进一步筛选获得肌苷产生菌“S14”,它的肌苷产量为给体菌株18R_3的119.5％。     

巨大芽孢杆菌α-淀粉酶基因核苷酸序列分析

巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)AS1.127的淀粉酶基因的全碱基序列已被测定。结构基因由1982bp的单一开读框架组成。由DNA序列推测出的前体酶蛋白由659个氨基酸组成,N-端33个氨基酸为信号肽。成熟酶分子由626个氨基酸组成,分子量为68.676kD。该淀粉酶属糖化型α-淀粉酶。并与枯草杆菌(B.subtilis)168产生的糖化型α-淀粉酶之间有83.3%的同源性。分析发现两种菌产生的酶分子的N-端3/4的同源性为90.4%,而C-端1/4的同源性只有70%。序列排比结果说明在淀粉酶基因的趋异进化过程中,基因突变和遗传重组都曾起过作用。     

体外建成带有λ噬菌体DNA片段的重组质体

将大肠杆菌抗四环素及抗氨苄青霉素的质体pBR322的DNA、大肠杆菌λ噬菌体DNA在体外经限制性核酸内切酶Hin d Ⅲ切割,并用T4DNA连接酶连接后,以大肠杆菌K 12 HB 101(recA~- r_k~- m_k~-)为受体进行转化,采用插入钝化(insertional inactivation)方法选择重组质体。利用环丝氨酸浓缩Ap~rT_c~3转化体。在648株Ap~r转化体中选出120个无性繁殖系为Ap~rT_c~3。随机挑出3株含有重组质体的无性繁殖系进行大肠杆菌素     

枯草杆菌表达载体pUB23的构建及地衣杆菌α-淀粉酶基因的表达

将克隆的解淀粉芽胞杆菌强启动子经DNA序列分析后连接到能在枯草杆菌中复制的质粒pUB18上,构建枯草杆菌表达载体pUB23。为了测试构建的表达载体能否表达外源基因,将地衣杆菌抉失了启动子的α-淀粉酶基因接到pUB23上启动子的下游,组建重组质粒,转化枯草杆菌QB1130(amy~-),获得能分泌α-淀粉酶的转化株,证明缺失了启动子的结构基因在pUB23上克隆启动子的启动下获得表达。酶活力测定结果表明,表达水平是用原启动子时的2.5倍.     

酵母菌色氨酸合成酶基因的克隆与表达

用RemHI酶切酿酒酵母(Saceharomyces cercuisiae) 1412-4D染色体DNA,通过蔗糖梯度分离2-4kb DNA片段并插入穿棱质粒pCN60,构成1412-4D基因文库。从基因文库中提取重组质粒,转化受体菌C9(a,trp5,adcl,ade6),用直接功能互补法,分离到9株重组质粒,它们都含有3．2kb的TRP5 DNA片段,分别命名为pCN60(trps)1-90转化体中色氨酸合成酶的酶活水平比原始菌株1412-4D高3倍。     

卡那霉素产生菌Kp958-4菌株中与抗菌素产生有关的质粒转化

当把质粒消除株Ko42-7作为受体菌株,把产生卡那霉素产生菌Kp958-4作为供体菌株进行DNA转化时,获得了具有产生卡那霉素和形成孢子能力的转化子Ko-p77。Ko-p77与Kp958-4的抗菌谱和所用六种溶剂系统中的Rf值相似。这表明,S.kanamyceticus菌株间的质粒DNA可以进行转化。     

芽孢杆菌异源转化和转导的比较研究

以枯草杆菌168和Ki-2-148作转化受体,8个种和1个变种的17株芽孢杆菌DNA作给体进行转化,证实大多数异源DNA能将给体的遗传标记传递给受体,但种间转化的频率与同源转化的频率相比,往往降低。借助转导噬菌体PBS1,在枯草杆菌Ki-2,浸麻芽孢杆菌AS1·64,短小芽孢杆菌AS1·386和枯草杆菌168之间能进行异源转导。抗链霉素标记的转化频率比色氨酸标记和尿嘧啶标记的转化频率高,表明芽孢杆菌的抗链霉素标记具有较大的同源性。插     

体外建成带有λ噬菌体DNA片段的重组质粒

将大肠杆菌抗四环素及抗氨苄青霉素的质粒pBR322的DNA、大肠杆菌λ噬菌体DNA在体外经限制性核酸内切酶Hind Ⅲ切割,并用T4DNA连接酶连接后,以大肠杆菌K12HB101(recA~-r(?)m(?))为受体进行转化,采用插入钝化(insertional inactivation)方法选择重组质粒。利用环丝氨酸浓缩Ap~rTc~3转化体。在648株Ap~r转化体中选出120株无性繁殖系为Ap~rTc~s。随机挑出3株含有重组质粒的无性繁殖系进行大肠杆菌素El(colicin El)免疫特性测定及显微镜观察,证明为大肠杆菌素El敏感,并为典型的大肠杆菌形态。随机挑出一株含有重组质粒pAG-5的无性繁殖系,采用Zasloff等酸酚法进行重组质粒DNA提取,用Hind Ⅲ消化重组质粒DNA后进行琼脂糖凝胶电泳分析,观察到重组质粒pAG-5除pBR322质粒DNA带外含有λ-Hind Ⅲ的第5 DNA带。用重组质粒DNA再次对HB101(recA~-r(?)m(?))及K12 802(Su_(11)~+m_K~+)受体进行转化,转化体在含氨苄青霉素培养基平皿上生长,但在含四环素培养基平皿上不生长,再次证明为Ap~rTc~5.每微克重组质粒DNA Ap~r转化体为4.0—4.6×10~3。     

枯草芽孢杆菌转化育种中几个有关问题的探讨

1．肌苷生产菌株枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)B5-3(产肌苷6—7克／升)的DNA转化给枯草芽孢杆菌Ki-2-148时,于受体菌对数生长后期,在转化培养基中处理60分钟,转化频率最高。 2．转化体Ki-2-148-4 积聚痕迹量的肌苷,经单菌分离,得到Ki-2-148-4-8菌株,摇瓶发酵试验积聚肌苛4.1克／升。 3．转化处理时,加入溶菌酶5微克／毫升,可以提商转化频率约6倍。 4．用电子显微镜观察到,枯草芽孢杆菌B,-3的DNA与处于感受态的受体细胞接触时,一部分工DNA比较集中在受体细胞的分裂面上、,并有垂直于分裂面的趋势。此现象未见报道过,其机理有待进一步研究。