荧光假单胞菌M18rpoD克隆及其对抗生素合成的影响

荧光假单胞菌M18对多种植物病原真菌具有显著的抑制作用。荧光假单胞菌(Pseuclomones fluorescens)M18能同时合成吩嗪1羧酸（PCA）和藤黄绿菌素(Plt) 两种抗生素。从M18的基因组中克隆了rpoD基因,其相应的氨基酸序列与荧光假单胞菌CHAO中RpoD蛋白的氨基酸序列完全相同。利用基因重组技术和大肠杆菌荧光假单胞菌穿梭质粒pME6032,将rpoD置于强启动子Ptac的控制下,导入M18菌株。发现经重组质粒转化的M18,与对照相比,培养基中PCA和Plt开始累积的时间分别提前4h和8h,积累量提高1倍和6倍。     

荧光假单胞菌M18的rpoS基因克隆及其功能分析

从荧光假单胞菌 (Pseudomonasfluorescentsp .)M1 8基因组中克隆了RNA聚合酶的稳定期σs 因子编码基因rpoS ,推测其氨基酸序列与铜绿假单胞菌、荧光假单胞菌和恶臭假单胞菌的同源性分别为 99 1 %、87 35 %和87 8%。利用体外定点插入突变和同源重组技术 ,构建了M1 8的rpoS突变株M1 8R- 。对突变株M1 8R- 合成抗生素吩嗪 1 羧酸 (PCA)和藤黄绿菌素 (Plt)的动力学分析结果表明 ,在KB或PPM培养基中 ,突变株合成PCA的能力比野生型分别提高了 2 5或 5 78倍 ,但Plt的积累量不受影响。与野生型相比 ,突变株对碳源饥饿的耐性下降。同时 ,在碳源饥饿条件下对过氧化氢、乙醇和和氯化钠等环境胁迫的交叉保护性减小 ,存活率显著降低     

假单胞菌M18rsmA-突变株的构建及其对Plt和PCA合成的区别性调控作用

假单胞菌(Pseudomonas sp．)M18是促进植物生长的根际细菌,能产生吩嗪-1-羧酸(PCA)和藤黄绿菌素(Plt)两种不同的抗生素抑制植物病原菌,保护植物免受病害。运用PCR方法,从M18基因组中,扩增出rsmA基因部分片段,并以该片段为探针,从M18的基因组柯斯文库中筛出阳性克隆,切取带有rsmA基因及两侧序列的1．5kb片段,中间插入编码Km‘的DNA片段,获得rsmA^-体外突变体。运用同源重组剔除技术,构建了M18菌株的rsmA突变株M18R^-。突变株M18R^-生物合成Plt的能力比野生型M18提高4倍,但是,PCA产量仅为野生型的20％。研究结果表明,全局性调控基因rsmA可能通过不同的机制区别性地影响Plt和PCA的生物合成。     

假单胞菌M-18qscR突变株的构建及其对抗生素合成的调控

在革兰氏阴性菌中,全局性调控因子QscR参与菌群传感调节系统,调节多种毒素因子、次生代谢产物、稳定期基因以及参与生物膜形成的基因的表达,它通过与靶基因DNA启动子的调节元件结合,调节基因转录。假单胞菌株(Pseudomonas sp.)M-18是促进植物生长的根际细菌,能同时分泌藤黄绿菌素(pyoluterion,Plt)和吩嗪-1-羧酸(phenazine-1-carboxylicacid,PCA)。运用同源重组技术,构建了假单胞菌(Pseudomonas sp.)M-18株的qscR突变菌株M-18Q。比较野生株M-18和突变株M-18Q生物合成PCA和Plt的产量,在28℃恒温条件下,在PPM和KMB培养基中M-18Q菌株合成PCA的量分别约为野生型M-18菌株的4～6倍和3～5倍,分别达到480μg/mL和140μg/mL。在PPM培养基中,野生株M-18和突变株M-18Q几乎都没有Plt的合成,而在KMB培养基中,突变菌株和野生型M-18合成Plt的量基本一致。反式互补实验表明,在qscR突变株M-18Q中,PCA生物合成受到抑制而Plt的生物合成却不受影响。phzA基因是吩嗪合成基因簇中第一个基因,phzA‘-’lacZ翻译融合实验表明,qscR基因产物通过抑制PCA合成基因簇的表达,实施负调控作用。结果表明qscR基因是作为一个全局调控基因区别性地调控PCA和Plt的生物合成。     

假单胞菌M18rsmA-突变株的构建及其对Plt和PCA合成的区别性调控作用

假单胞菌(Pseudomonas sp.)M18是促进植物生长的根际细菌,能产生吩嗪1羧酸（PCA）和藤黄绿菌素（Plt）两种不同的抗生素抑制植物病原菌,保护植物免受病害。运用PCR方法,从M18基因组中,扩增出rsmA基因部分片段,并以该片段为探针,从M18的基因组柯斯文库中筛出阳性克隆,切取带有rsmA基因及两侧序列的15kb片段,中间插入编码Kmr的DNA片段,获得rsmA-体外突变体。运用同源重组剔除技术,构建了M18菌株的rsmA突变株M18R-。突变株M18R-生物合成Plt的能力比野生型M18提高4倍,但是,PCA产量仅为野生型的20%。研究结果表明,全局性调控基因rsmA可能通过不同的机制区别性地影响Plt和PCA的生物合成。     

温度对假单胞rsmA突变株M-18R合成Plt和PCA的区别性影响

次生代谢物阻遏蛋白(Repressor of secondary metabolite,Rsm)A是一种全局性调控因子,与mRNA的RBS结合,转录后水平上抑制基因翻译。运用同源重组技术,构建了假单胞茵(Pseudomonas sp．)M-18的rsmA突变菌株M-18R。在37℃、28℃恒温和短期升温(37℃、4h培养,转28℃继续培养)条件下,比较野生株M-18和突变株M-18R生物合成藤黄绿菌素(Plt)和吩嗪-1-羧酸(PCA)的量。在37℃条件下,M-18和M-18R合成这两种抗生物质的能力几乎受到完全抑制。在28℃条件下,M-18R合成P11的量约为野生型M-18的10倍,达到270μg／mL,但是合成PCA的量仅为野生型的50％。经短期升温培养,M-18的Plt合成量明显下降,PCA产量降低不显;相反,M-18R合成Plt的量达到400μg／mL,但PCA产量的变化仍不明显。推测,M-18菌株细胞内存在着某种与RsmA相关联的温度敏感因子,在RsmA缺失条件下,作为专一性激活剂促进Plt的生物合成,但是,并不参与对PCA合成的调控。     

铜绿假单胞菌M18 rsmY突变株的构建及其对PCA和Plt的区别性调控

【目的】在假单胞菌中,小RNA(sRNA)参与初级和次级代谢产物、多种毒素因子以及菌群传感系统的调控,通过在植物根际促生铜绿假单胞菌M18中研究RsmY对吩嗪-1-羧酸(PCA)和藤黄绿菌素(Plt)两种抗生素的调控作用,深入了解假单胞菌中次级代谢的途径并为构建高产抗生素工程菌株提供了一定的理论基础。【方法】运用同源重组技术,构建了铜绿假单胞菌M18株的rsmY突变菌株M18RY,通过基因过表达、lacZ报告基因融合分析实验,进一步验证了RsmY对抗生素合成基因的调控作用。【结果】比较野生型M18和突变株M18RY中PCA和Plt在同一培养条件下的生物合成量,突变菌株M18RY中PCA的产量显著增加,为野生型菌株的5倍左右,而Plt的产量降为野生型的1/8。LacZ报告基因融合分析进一步证明了RsmY对PCA的负调控作用主要是通过phz2基因簇来实现的。【结论】结果表明,rsmY基因区别性调控PCA和Plt的生物合成。     

假单胞菌株M18 psrA突变株的构建及其对吩嗪-1-羧酸和藤黄绿菌素合成的调控

【目的】假单胞菌M18是一株能同时合成吩嗪-1-羧酸(PCA)和藤黄绿菌素(Plt)两种抗生素的植物根际促生细菌。PsrA为细菌TetR家族转录调控因子。为了研究PsrA对PCA与Plt生物合成的影响,从M18菌株基因组中扩增psrA基因。【方法】通过同源重组技术,构建庆大霉素抗性片段置换psrA的突变菌株M18psrA。利用基因互补、lacZ报告基因融合分析实验,验证PsrA对抗生素合成基因的调控作用。【结果】在PPM和KMB培养基中,分别比较野生型菌株M18和突变菌株M18psrA的PCA与Plt产量,突变菌株M18psrA的PCA产量显著下降;Plt产量显著升高,为野生型菌株的10-15倍。基因互补、lacZ报告基因融合分析,进一步证明了psrA正调控PCA的phz2合成基因簇,负调控Plt的合成基因簇。【结论】PsrA区别性调控抗生素PCA与Plt的生物合成。     

藤黄绿脓菌素的自诱导及假单胞菌M18抗生物质代谢相关性初步分析

假单胞菌M18的生防功能归功于其分泌吩嗪-1-羧酸和藤黄绿脓菌素。为了研究抗生物质合成代谢相关性及调控机制,分别构建了两种抗生物质合成基因簇插入突变株M18T和M18Z1。用翻译融合表达载体pMEAZ(pltA′-′lacZ)分别转化野生株和突变株M18T、发酵培养并测定β-半乳糖苷酶活性,结果显示,添加藤黄绿脓菌素使突变株M18T(pMEAZ)的β-半乳糖苷酶活性比野生株M18(pMEAZ)增加约6倍,表明藤黄绿脓菌素对自身基因簇具正向自诱导作用。抗生物质的测定结果显示,突变株M18T无藤黄绿脓菌素合成,而吩嗪-1-羧酸的合成量与野生株相同;突变株M18Z1与野生株相比,吩嗪-1-羧酸明显减少,藤黄绿脓菌素却显著提高。过量的吩嗪-1-羧酸又抑制藤黄绿脓菌素的合成。表明,假单胞菌M18中独有的代谢相关方式为:藤黄绿脓菌素不影响吩嗪-1-羧酸,但吩嗪-1-羧酸负调控藤黄绿脓菌素。     

假单胞菌M18株las系统负调控藤黄绿脓菌素和吩嗪-1-羧酸的合成

从假单胞菌M18株（Pseudomonassp．M18）中,克隆了las系统的双元组分lasI和lasR基因,它们的编码产物属于LuxI—LuxR调控因子．运用同源重组技术,分别构建lasI和lasR基因的染色体失活突变株,与野生型菌株相比,抗生素藤黄绿脓菌素（Pit）和吩嗪-1-羧酸（PcA）的产量均分别提高了4～5倍和2～3倍．在lasI和lasR突变株的反式互补实验中,两种抗生素的产量回复到野生型水平．pltA’-lacZ和phzA-＇lacZ翻译融合的测定结果进-步证明lasI和lasR的编码产物对Plt和PCA生物合成基因簇具有负调控作用．las系统正调控细菌的群集运动,在lasI和lasR的失活突变株中,细菌的群集运动能力消失．对lasI和lasR突变株和野生型的生长曲线的研究发现,lasI和lasR基因的编码产物对细菌的生长具有抑制作用．结果表明,las系统作为整体调控因子的编码基因,参了与细胞内多种生物活动的调控作用．     

假单胞菌gacA插入突变对藤黄绿脓菌素和吩嗪-1-羧酸合成代谢的差异性调控

假单胞菌株M18分泌藤黄绿脓菌素 (Pyoluteorin ,Plt )和吩嗪 1 羧酸 (Phenazine 1 carboxylicacid ,PCA)并抑制多种植物病菌的生长。从M18中克隆双基因调控系统gacS gacA的组成基因gacA ,并构建了该基因抗性插入突变株M18G。在KMB培养基中 ,M18G合成Plt的能力受到完全抑制 ,而PCA的积累约比野生型提高 31倍左右。Plt合成基因簇突变株M18T和在M18G基础上构建的PCA合成基因簇突变株M18GA的Plt和PCA合成的动力学变化表明 ,在M18G菌株中 ,Plt合成的抑制并不引起PCA的过量积累 ,PCA的过量积累也不引起Plt合成的抑制。由此推测 ,gacA在基因表达的水平上全局性地执行着调控功能     

Phenazine-1-carboxylic acid is negatively regulated and pyoluteorin positively regulated by gacA in Pseudomonas sp. M18

The biosynthesis of antimicrobial metabolites is controlled by the GacS/GacA two-component regulatory system in Pseudomonas species. The production of phenazine-1-carboxylic acid and pyoluteorin is differentially regulated by GacA in Pseudomonas sp. M18. Pyoluteorin was reduced to nondetectable level in culture of the gacA insertional mutant strain M18G grown in King's medium B broth, whereas phenazine-1-carboxylic acid production was increased 30-fold over that of the wild-type strain. Production of both antibiotics was restored to wild-type levels after complementation in trans with the wild-type gacA gene. Expression of the translational fusions phzA'-'lacZ and pltA'-'lacZ confirmed the effect of GacA on both biosynthetic operons.     

假单胞菌株M18中pqsA突变株的构建及其对plt的调控

【目的】根际铜绿假单胞菌M18能产生藤黄绿菌素(Plt)和吩嗪-1-羧酸(PCA)两种主要的抗生素。其PqsR/PQS群体感应系统由应答调控蛋白PqsR与信号分子PQS组成。前期研究已经表明pqsR负调控Plt生物合成及基因簇表达。本论文旨在研究PQS分子对Plt合成及基因表达的调控作用。【方法】从M18基因组中扩增PQS合成基因pqsA,通过同源重组技术构建假单胞菌M18的pqsA突变菌株M18pqsA。利用lacZ报告基因分析、信号分子添加实验等,研究PQS对Plt合成及基因表达的调控作用。【结果】在KMB培养基中,分别比较野生型菌株M18和突变菌株M18pqsA的Plt产量,突变菌株的Plt产量存在较小幅度的升高,约为野生型菌株的1.53倍。添加PQS对plt表达存在一定程度但不是很显著的负调控作用。【结论】PQS分子对Plt生物合成及基因表达存在部分负调控作用。     

假单胞菌株M18gacA基因对BHL和HHL合成正调控及对PCA合成负调控无相关性

经初步鉴定,假单胞菌株(Pseudomonassp.)M18至少能产生5种N-酰基高丝氨酸内酯类(N-acyl-homoserinelactones,AHLs)信号分子,它们是:N-丁酰高丝氨酸内酯(N-butyryl-L-homoserine lactone,C4-HSL,BHL)、N-己酰高丝氨酸内酯(N-hexanoyl-L-homoserine lactone,C6-HSL,HHL)、N-3-氧-己酰高丝氨酸内酯[N-(3-oxohexanoyl)-L-homoserinelactone,3-Oxo-C6-HSL,OHHL]、N-3-氧-辛酰高丝氨酸内酯[N-(3-oxooctanoyl)-L-homoserine lactone,3-Oxo-C8-HSL,OOHL]和N-3-氧-癸酰高丝氨酸内酯[N-(3-oxodecanoyl)-L-homoserine lactone,3-Oxo-C10-HSL,ODHL)。在gacA突变菌株M18G中,信号分子的积累量明显减少,且只能检测出其中的4种;同时,吩嗪-1-羧酸(Phenazine-1-carboxylic acid,PCA)的合成量比野生株M18提高了2倍左右。在M18菌株中,基因rhlⅠ的编码产物参与BHL和HHL的合成。构建rhlI’-’lacZ翻译融合表达质粒pMEIZ,分别导入野生株M18和突变株M18G,突变株M18G的半乳糖苷酶活性比野生株M18下降约40%,表明GacA对基因rhlI的表达具有正调控作用。但是,在野生株M18和突变株M18G的发酵液中,分别或同时添加过量的外源BHL和HHL,对PCA合成的影响不显著,表明在突变株M18G中,PCA合成量的增加与BHL和HHL合成量的减少没有明显的相关性。     

假单胞菌M18 pqsR突变株的构建及其对藤黄绿菌素合成的调控

假单胞菌M18是一株能同时合成藤黄绿脓菌素(Plt)和吩嗪-1-羧酸(PCA)两种抗生物质的植物根际促生细菌。运用PCR方法, 从M18基因组中扩增得到pqsR基因, 该基因编码LysR家族调控蛋白PqsR。通过同源重组技术, 构建假单胞菌M18的pqsR突变菌株M18PRG。比较野生型菌株M18和突变菌株M18PRG在KMB培养基的Plt产量, 发现M18PRG 菌株合成Plt的量约为野生型M18菌株的3~4倍。在pqsR突变株的反式互补实验中, Plt的产量回复到野生型水平。pltA′-′lacZ翻译融合的测定结果进一步证明PqsR对Plt生物合成基因簇具有负调控作用。分析M18野生型及其pqsR突变株的生长曲线, 发现PqsR对细菌的生长具有抑制作用。另外, 我们还发现pqsR基因调控红色色素的产生。上述结果表明, 在假单胞菌M18中, PqsR作为全局性调控因子参与了细胞内多种生理活动的调控。     

诱变筛选荧光假单胞菌M18高产吩嗪-1-羧酸(PCA)菌株及发酵条件研究

研究了亚硝基胍(NTG)的诱变剂量、处理时间以及氯化钠浓度对野生型荧光假单胞菌M18存活率的影响,NTG的诱变剂量25～200mg／L,处理时间10～30min范围内,随着诱变剂剂量增加和时间的延长,M18的存活率不断下降。NTG的作用剂量25mg／L,处理时间10min时,细菌存活率为55％左右。利用细菌存活率为55％时的诱变条件,经生物测定,初筛获得20株抑菌效果明显的诱变株。经摇瓶发酵复筛,从这20株诱变株中,获得PCA高产诱变株M18N07。并对此菌株发酵条件进行调整,较理想的培养条件为：蛋白胨18g／L,葡萄糖16g／L,氯化钠1g／L,硝酸钾10g／L。小瓶培养时间17h,大瓶5％接种量,28℃培养54h。