产耐热木聚糖酶细菌的分离鉴定及酶易错PCR致突变条件优化

从福建省永泰县温泉采集样品中筛选到1株产耐热木聚糖酶嗜热菌株TC-W7,并获得该木聚糖酶基因。在此基础上,采用易错PCR技术在木聚糖酶基因中引入突变,研究Mg2＋浓度、Mn2＋浓度、dTTP/dCTP浓度等条件对突变率的影响。通过形态特征、生理生化试验及16S rRNA序列相似性比对分析,初步鉴定菌株TC-W7为土壤芽胞杆菌（Geobacillus）,菌株TC-W7在最适温度75℃和 pH 8.2条件下,其木聚糖酶活力为215.83 U/mL,Triton X-100和DDT能显著增强该酶的活性。在 Mg2＋浓度为20μmol/L,Mn2＋浓度为0.80μmol/L,dTTP/dCTP浓度为0.30 mmol/L的致突变条件下,碱基突变率为0.98%。 Geobacillus sp. TC-W7产木聚糖酶具有较好的耐热和耐碱等工业应用特性,对该酶易错PCR致突变条件优化结果,可用于后续木聚糖酶的耐热定向进化。     

基因体外诱变的一种新方法

在PCR的过程中,采用5溴脱氧尿苷三磷酸（BrdUTP）部分取代脱氧胸苷三磷酸(dTTP)的方法,对克隆的野油菜黄单胞菌的α淀粉酶基因进行了体外诱变。结果表明,BrdUTP浓度越高,诱变越强;浓度越低,诱变越弱。当BrdUTP浓度为dTTP的0.1%时,可以得到最多的正诱变结果。用LBSP鉴别培养基初筛,然后用Yoo改良法测定酶活,仅一轮诱变就获得了其表达产物α-淀粉酶的酶活分别降低了5倍和提高了20倍的两个突变基因。再以后者为PCR模板进行第二轮诱变,从而筛选到了α-淀粉酶的酶活提高40倍的突变体。此诱变方法克服了用碱基类似物在体内诱变由于核酸复制酶等的校正作用而造成诱变无效的难题,并为基因的体外诱变找到了一条新途径。     

基因体外诱变的一种新方法--脱氧核苷三磷酸替代法

在PCR的过程中,采用5-溴脱氧尿苷三磷酸(BrdUTP)部分取代脱氧胸苷三磷酸(dTTP)的方法,对克隆的野油菜黄单胞菌的α-淀粉酶基因进行了体外诱变.结果表明,BrdUTP浓度越高,诱变越强;浓度越低,诱变越弱.当BrdUTP浓度为dTTP的0.1%时,可以得到最多的正诱变结果.用LBSP鉴别培养基初筛,然后用Yoo改良法测定酶活,仅一轮诱变就获得了其表达产物α-淀粉酶的酶活分别降低了5倍和提高了20倍的两个突变基因.再以后者为PCR模板进行第二轮诱变,从而筛选到了α-淀粉酶的酶活提高40倍的突变体.此诱变方法克服了用碱基类似物在体内诱变由于核酸复制酶等的校正作用而造成诱变无效的难题,并为基因的体外诱变找到了一条新途径.     

原核生物全基因组中16S rRNA基因的识别

【目的】识别原核生物全基因组中的16S rRNA基因。【方法】本文依据基因序列的GC碱基含量、碱基3-周期性和马尔可夫链3个方面的特性,构建了识别原核生物全基因组中16S rRNA基因的三层过滤模型。【结果】经检验,模型的特异性、敏感性和马修斯相关系数分别为99.58%、91.60%和91.49%。【结论】结果表明,本文所提出的方法可以高效、准确地识别出16S rRNA基因。     

肺炎克雷伯菌耐氨基糖苷类抗生素基因aac（3）-I的改构与功能

研究氨基糖苷乙酰转移酶基因aac(3)-I碱基变异与功能的关系。构建表达载体pET28a-aac(3)-I,转化感受态细胞E.coli BL21(DE3),筛选到阳性克隆送测序。然后在体外对aac(3)-I基因进行易错PCR改造,筛选到一株阳性克隆测序后发现7处碱基变异,其中C272T、T373C引发了氨基酸的变异,分别对应:Ser91Phe、Tyr125His。以琼脂稀释法检测不同克隆的最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)。实验结果表明变异株MIC较突变前下降64倍(庆大霉素)、4倍(阿米卡星)、8倍(依替米星)。为进一步了解和阐明耐药酶AAC(3)-I与底物的作用机制打下基础。     

基于线粒体16S rDNA和COⅡ基因的三种高等白蚁分子鉴定与系统发育研究

【目的】本文从分子水平对双工土白蚁Odontotermes dimorphus Li et Xiao、中华钩扭白蚁Pseudocapritermes sinensis Ping et Xu、商城奇象白蚁Mironasutitermes shangchengensis Wang et Li 3种白蚁科高等白蚁进行鉴定和系统发育分析。【方法】利用PCR方法对上述3种高等白蚁线粒体16S r DNA和Cytochrome oxidaseⅡ(COⅡ)基因进行扩增、测序,经比对和碱基分析后上传至Gene Bank,并在数据库中选取白蚁相应基因进行遗传距离和差异碱基数目计算及系统发育研究。【结果】16S r DNA和COⅡ基因片段长度分别约385 bp和720 bp,两个基因的AT碱基含量均远远大于GC,16S r DNA基因与3种高等白蚁遗传距离和差异碱基数目最少的是0.102和35,COⅡ基因为0.024和16,由16S r DNA和COⅡ两个基因构建的的系统发育树不一致,COⅡ基因构建的系统发育树比16S r DNA基因更符合科、属的关系。【结论】通过16S r DNA和COⅡ基因序列均可将上述3种高等白蚁与其它白蚁区别开,COⅡ基因比16S r DNA基因更适合研究白蚁的系统发育研究,与3种白蚁亲缘关系最近的分别是黑翅土白蚁Odontotermes formosanus、台湾华扭白蚁Sinocapritermes mushae和高山象白蚁Nasutitermes takasagoensis。     

蛹虫草线粒体DNA与细胞核DNA进化关系的比较

【目的】分析蛹虫草是否存在核内线粒体DNA片段,比较蛹虫草线粒体DNA与细胞核DNA的碱基变异程度及所反映的菌株间的系统发育关系。【方法】通过本地BLAST或LAST对蛹虫草线粒体基因组和核基因组进行序列相似性搜索;从10个已知线粒体基因组的蛹虫草菌株中分别扩增7个细胞核蛋白编码基因片段,并与其在14个线粒体蛋白编码基因上的碱基变异情况进行比较。【结果】蛹虫草核基因组中存在5处较短的核内线粒体DNA片段,总长只有278bp。蛹虫草核DNA的变异频率整体上高于线粒体DNA。核DNA和线粒体DNA所反映的蛹虫草菌株间的系统发育关系存在显著差异。【结论】蛹虫草线粒体DNA与核DNA间不存在长片段的基因交流,二者变异频率不同,所反映的蛹虫草菌株间的系统发育关系也有差异。本研究增加了对蛹虫草线粒体与细胞核DNA进化关系的认识。     

羊轮状病毒NT株VP1基因的测序和分子进化分析

摘要：【目的】为了研究羊轮状病毒NT株VP1基因的遗传进化规律,【方法】根据GenBank中相关VP1基因的保守序列,设计合成引物,扩增NT株VP1基因并进行克隆测序和序列分析。【结果】 氨基酸序列比较表明NT株与其他毒株VP1基因的相似性为77.3%～98.4%,且氨基酸突变多发生在VP1蛋白的非功能区。VP1蛋白进化树表明NT株与牛轮状病毒处于同一进化分支,有较近的亲缘关系。结合26株具有代表性的轮状病毒,计算毒株间VP1基因的核苷酸和氨基酸进化距离,并对核苷酸的同义突变率（dS）和非同义突变率（dN）进行研究,发现dN/dS的比值小于1,说明同义替代是VP1基因在进化过程中的主要变异。【结论】本文首次对羊轮状病毒NT株进行了VP1基因的测序,并对VP1基因的进化距离和进化规律进行深入探讨。     

SEF14菌毛基因操纵子在肠炎沙门氏菌和D-群沙门氏菌的变异分析

【目的】本文旨在探索SEF14菌毛特异性表达于D-群沙门氏菌,特别是肠炎沙门氏菌以及都柏林沙门氏菌的原因。【方法】应用PCR扩增以及序列测定检测了18株鸡白痢沙门氏菌,11株肠炎沙门氏菌以及1株都柏林沙门氏菌标准株中sefA,sefD和sefR基因序列,并分析比对其序列变异。【结果】以11株肠炎沙门氏菌以及1株都柏林沙门氏菌染色体DNA为模板能成功扩增sefA,sefD以及sefR基因;从18株鸡白痢沙门氏菌中均能成功扩增sefA基因,但只有分离于1980年之前的7株分离菌能成功扩增sefD和sefR基因,而另11株1980年后分离菌PCR扩增sefD和sefR基因却无任何产物。比对PCR扩增产物测序结果发现,11株肠炎沙门氏菌以及1株都柏林沙门氏菌株中sefA,sefD以及sefR基因序列和已发表的序列(GenBank登录号为L11008,U07129和AF233854)100%同源;7株鸡白痢沙门氏菌sefD基因测序结果表明,在196位点处发生碱基缺失,造成移码突变,提前于氨基酸残基71位点处产生终止密码子。优化菌毛表达条件,体外抽提和纯化菌毛并进一步试验证明:肠炎沙门氏菌以及都柏林沙门氏菌体外能很好表达SEF14菌毛,但鸡白痢沙门氏菌在相同培养条件下却无任何表达迹象。【结论】SEF14菌毛操纵子亚单位基因sefA,sefD以及调节基因sefR在不同沙门氏菌中的变异情况可能是SEF14菌毛局限性表达的原因之一。     

不同地理种群二化螟Ty3/gypsy反转座子天冬氨酰蛋白酶（AP）基因序列的克隆与分析

【目的】Ty3/gypsy反转座子是广泛存在于生物体内的一类反转座子。反转座子上的天冬氨酰蛋白酶（aspartic protease, AP）基因是反转座子发生转座所需的一个重要基因。但由于该基因家族成员间变异较大,较难利用简并引物克隆得到该基因,所以对该基因家族成员的研究很少。【方法】本研究采用PCR方法克隆了二化螟Ty3/gypsy反转座子的AP基因序列,并对其序列特征和地理种群变异进行了分析。【结果】克隆获得的二化螟Chilo suppressalis （Walker）Ty3/gypsy反转座子中的AP基因具有独立的开放阅读框（open reading frame, ORF）,长528 bp,编码的蛋白含175个氨基酸残基（GenBank登录号：KF886014）。Conserved Domain Search在线工具分析显示,该蛋白中含有一个特异的Asp_protease_2保守功能域。从7个二化螟不同地理种群中共克隆获得70份AP基因拷贝。对同一基因座位上的AP序列多重比对分析,发现共存在46处碱基替换,其中碱基转换（transition）有31处,碱基颠换（transversion）有15处,70份拷贝中有69份拷贝是完整的ORF,能编码完整的蛋白。从碱基替换形式看,A→G的变异形式出现最多,有15处;其次是T→C的变异形式,有11处;其余的变异形式都很少。对比这7个不同地理种群,没有发现碱基的替换存在明显的地理区划差异。【结论】碱基的替换形式与二化螟所处的地理区域无明显相关性。本研究对于认识反转座子序列的变异特点有所帮助。