β-1,6葡聚糖酶前体编码基因Ssa4p对甘蔗黑穗病菌分泌蛋白组的影响

甘蔗(Saccharum spp.)是世界也是中国主要的糖料作物。由甘蔗黑穗病菌(Sporisorium scitamineum)引起的甘蔗黑穗病是中国甘蔗生产上最主要的病害,每年造成重大损失。分泌蛋白在真菌侵染寄主植物与获取营养及病理过程起重要作用。本实验室在分析甘蔗黑穗病菌基因组与转录组数据时,发现1个与真菌细胞壁降解有关的β-1,6葡聚糖酶前体的基因Ssa4p。为了揭示Ssa4p对甘蔗黑穗病菌致病性和分泌蛋白组的影响,本研究利用CRISPR/Cas9和T-DNA双元载体所构建的甘蔗黑穗菌基因敲除系统,成功获得了Ssa4p基因的失活突变株。ΔSsa4p突变株(Δ35-Ssa4p)与野生型菌株JG36的配合能力降低且致病性减弱。用i TRAQ方法对Δ35-Ssa4p和野生型菌株的分泌蛋白组进行比较分析,共鉴定到蛋白质1 430个,其中上调差异表达蛋白质685个,下调差异表达蛋白质745个。GO功能富集分析及KEGG分析表明,差异蛋白主要定位于无膜细胞器和核糖体,其功能包括参与核糖体、氨基糖和核苷酸糖代谢等生物学过程。本研究发现β-1,6葡聚糖前体影响植物病原真菌的分泌蛋白,加深了对真菌致病性调控机制的认识。     

甘蔗黑穗病菌RNA干扰相关基因ssdcl的功能研究

甘蔗黑穗病菌(Sporisorium scitamineum)是典型的二型态真菌,由其引起的甘蔗黑穗病是一个全球性的病害,对甘蔗产量和含糖量造成巨大损失。RNA干扰是一种保守的小RNA介导的转录后基因沉默机制。目前甘蔗黑穗病菌的RNA干扰系统尚未明确。本研究用蛋白保守结构域对甘蔗黑穗病菌基因组进行搜索,发现了一个RNA干扰组件DICER-LIKE (SsDcl)蛋白。序列分析显示此蛋白具有剪切双链RNA所必需的RNaseⅢ结构域和双链RNA识别区域。为了研究ssdcl基因的功能,本研究以甘蔗黑穗病菌单倍体JG36为出发菌株,构建了ssdcl基因的缺失突变株。与野生型相比,Δssdcl突变体的生长速度较慢,与野生型JG35配合后形成的二倍体菌丝更为细小,且分支较多,表明ssdcl基因的缺失可能影响了黑穗病菌菌丝的生长发育过程。另外,Northern blot和qRT-PCR的结果显示,ssdcl基因缺失突变体中milR-4的表达量下调,提示ssdcl基因在甘蔗黑穗病菌milRNAs形成过程中起重要作用。     

板栗疫病菌cpomt基因的功能

板栗疫病菌(Cryphonectria parasitica)是引起板栗疫病的一种丝状子囊菌。UV57是一个不支持病毒复制且致病力丧失的C.parasitica紫外诱变突变株。前期蛋白质组研究结果显示,蛋白86233(一种甲基转移酶)只在UV57中出现,而在野生型对照株EP155中没有检测到。为研究编码86233蛋白的cpomt基因的功能,本研究通过同源重组方法成功构建了缺失突变体Δcpomt及其互补转化株。与野生型EP155相比,Δcpomt菌株生长缓慢,色素分泌减少,产孢量降低,菌丝形态异常,对休眠板栗树枝的致病性显著降低。而在互补转化株Δcpomt-com中,这些表型及致病力变化均可以恢复到野生型水平。cpomt基因的缺失对低毒病毒CHV1-EP713的复制累积量没有影响,但导致抗逆相关基因G-α,产孢基因CLS-32,色素合成酶基因PKS转录水平明显下调。本研究为阐明甲基转移酶在病原真菌中的作用提供了新的知识。     

膜泡运输蛋白VdSec22参与大丽轮枝菌胞外蛋白的分泌和致病性

摘要:【目的】验证大丽轮枝菌分泌途径中一个膜泡运输蛋白VdSec22的功能,为防治棉花黄萎病提供潜在的生物靶点。【方法】利用“正负双向筛选法”的方法,构建大丽轮枝菌VdSec22蛋白编码基因缺失的突变体菌株ΔQF。通过农杆菌介导的转化,将其编码基因VdSec22重新导入ΔQF构建了功能回补菌株CΔQF。以野生型菌株为对照,检测上述菌株分泌胞外蛋白(果胶酶、纤维素酶和毒素蛋白)的能力;采用蘸根接种的方法,检测上述菌株对棉花致病性的差异。同时通过定量PCR检测内质网分子伴侣表达量的方法,推断突变体菌株ΔQF中是否发生了内质网应激反应。【结果】成功构建了基因敲除突变体ΔQF和功能回补菌株CΔQF。突变体菌株ΔQF的果胶酶、纤维素酶、毒素蛋白的分泌能力和对棉花的致病性均较野生型减弱,并且产生了内质网应激反应。重新导入VdSec22基因可弥补突变体菌株ΔQF的上述缺陷。【结论】VdSec22是大丽轮枝菌的一个重要分泌途径蛋白,在大丽轮枝菌诸多胞外致病蛋白的分泌和棉花致病性中起重要作用。VdSec22可作为防治棉花黄萎病的潜在生物靶点。     

粟酒裂殖酵母核糖体蛋白RPL21表达不足引发细胞粘附

【目的】随机选择裂殖酵母核糖体蛋白RPL21作为研究对象,分析其表达不足对细胞的影响。【方法】通过同源臂交换的方法,敲除裂殖酵母基因组中RPL21蛋白的编码基因rpl21-1和rpl21-2,观察突变菌株rpl21-1Δ和rpl21-2Δ细胞内的核糖体合成情况以及细胞表型变化。【结果】突变菌株rpl21-1Δ和rpl21-2Δ细胞内总的rpl21(rpl21-1+rpl21-2)表达水平与野生型菌株相比分别减少了66.5%和58.7%,合成的核糖体总量较野生型菌株分别下降了62.8%和50.4%。突变菌株在YEPD液体培养基中培养时发生细胞粘附现象,而基因回补的重组菌株rpl21-1Δ/RPL21-1和rpl21-2Δ/RPL21-2突变株细胞中粘附现象消失。【结论】核糖体蛋白损伤造成核糖体合成受阻,进而引发细胞生长过程中的粘附在粟酒裂殖酵母中是普遍存在的现象。     

板栗疫病菌cpfluG基因的功能研究

fluG基因在许多丝状真菌中对无性孢子的发育起调控作用,然而在树木病原菌板栗疫病菌(Cryphonectria parasitica)中,无性孢子的发育调控机制尚未完全明确。本研究克隆了板栗疫病菌的fluG同源基因cpfluG,采用同源重组的方法构建了fluG基因缺失菌株ΔcpfluG。相对于野生型菌株,ΔcpfluG突变株几乎完全丧失产孢能力,色素分泌显著减少,但致病性不受影响。cpfluG基因的缺失导致已知的产孢相关基因cls-31表达量显著下调,但不影响pks基因和cls-32的表达。本研究结果揭示,fluG是板栗疫病菌孢子发育调控的一个关键成员,但板栗疫病菌分生孢子发育的调控细节可能有别于已报道的丝状真菌。     

板栗疫病菌cpnat基因的功能分析

赖氨酸乙酰化是一种重要的蛋白质翻译后修饰,广泛参与多种生命过程的调节.目前,赖氨酸乙酰化修饰在植物病原真菌——板栗疫病菌中的功能和调节机制尚无报道.本研究克隆了板栗疫病菌的编码乙酰转移酶的cpnat基因,成功构建了cpnat基因的缺失突变体Δcpnat,与野生型菌株相比,板栗疫病菌cpnat基因缺失株生长速率不变,气生...     

FgβNAC基因对禾谷镰刀菌生长发育及致病性的影响

以裂殖酵母NAC蛋白β亚基为对象在禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)基因组数据库中进行搜索,发现了同源蛋白基因FGSG 08675并命名为FgβNAC.通过基因敲除技术对禾谷镰刀菌FgNAC基因进行敲除和回补,分别获得了敲除菌株fgβnac和回补菌株fgβnac::FgβNAC,并分别对野生型菌株、敲除菌株和回补菌株进行了表型和致病性研究.结果表明,与野生型菌株PH-1相比,敲除菌株fgβnac在固体马铃薯培养基(PDA)上生长速率明显减慢,约为野生型菌株的一半,气生菌丝致密短小;同样在液体PD培养液中培养3d的敲除突变株的菌丝干重仅为野生型的56％.另外,敲除突变株的分生孢子产量相比野生型菌株下降了78.5％.进一步采用麦穗离体接种法对其致病性进行了检测,发现FgβNAC基因的缺失引起致病力显著地下降,仅局限于接种部位及邻近的小颖,而无法侵入维管束组织引起穗枯症状.     

十字花科黑腐病菌dsbA基因控制的亚细胞蛋白质组分析

本研究以十字花科黑腐病菌(Xarcthomorcas campestris pv.campestris,Xcc)8004菌株为研究对象,采用双向电泳—质谱技术分析比较了dsbA1A2突变体和野生型菌株的分泌蛋白、周质蛋白表达谱。与野生型菌株相比,选取的31个差异蛋白中,14个蛋白点显著上调,17个蛋白点显著下调。对这些蛋白质点进行质谱鉴定和分析,结果显示,dsbA1A2基因的缺失导致了周质蛋白中与β桶结构膜蛋白形成有关的伴侣蛋白SurA的含量降低,几种未知功能的分泌蛋白的分泌量减少以及外膜蛋白OmpW、OmpW1在周质空间的积累。推测这些蛋白质对Xcc 8004的致病性至关重要,为进一步研究Xcc 8004中DSB系统的作用机理提供了依据。     

粗糙脉孢菌蛋白表达系统构建研究北大核心CSCD

旨在将模式丝状真菌粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)构建为蛋白质表达系统。通过真菌杂交技术构建出粗糙脉孢菌六突变缺失菌株LQ-1(Δ3βG∷Δ2cbh∷Δhis3)作为蛋白表达宿主菌株。该宿主菌株可以用纤维二糖作为诱导物诱导纤维素酶启动子表达,同时又消除了葡萄糖苷酶蛋白的背景条带,有利于目标蛋白表达纯化。构建了分别含有粗糙脉孢菌自身强启动子(Pcbh-1、Pcbh-2和Ptef-1)的3个新的高效表达载体,该载体带有融合标签蛋白tev-6×his-gfp,能高效方便的筛选阳性转化子,有利于后续目标蛋白纯化。以纤维素酶GH3-4和CBH-1为例,通过重组表达菌株纤维二糖诱导发酵液进行酶活测定、SDS-PAGE电泳分析和Western blotting检测显示,重组蛋白GH3-4-GFP和CBH-1-GFP成功进行了表达和分泌,分泌水平分别为2.77和2.83 mg/L。Pcbh-1启动子重组蛋白表达水平最高,说明在纤维二糖诱导体系中启动子Pcbh-1的启动效率最高,初步建立了粗糙脉孢菌纤维二糖诱导的蛋白质表达体系。     

粗糙脉孢菌蛋白表达系统构建研究

旨在将模式丝状真菌粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)构建为蛋白质表达系统。通过真菌杂交技术构建出粗糙脉孢菌六突变缺失菌株LQ-1(Δ3βG∷Δ2cbh∷Δhis3)作为蛋白表达宿主菌株。该宿主菌株可以用纤维二糖作为诱导物诱导纤维素酶启动子表达,同时又消除了葡萄糖苷酶蛋白的背景条带,有利于目标蛋白表达纯化。构建了分别含有粗糙脉孢菌自身强启动子(Pcbh-1、Pcbh-2和Ptef-1)的3个新的高效表达载体,该载体带有融合标签蛋白tev-6×his-gfp,能高效方便的筛选阳性转化子,有利于后续目标蛋白纯化。以纤维素酶GH3-4和CBH-1为例,通过重组表达菌株纤维二糖诱导发酵液进行酶活测定、SDS-PAGE电泳分析和Western blotting检测显示,重组蛋白GH3-4-GFP和CBH-1-GFP成功进行了表达和分泌,分泌水平分别为2.77和2.83 mg/L。Pcbh-1启动子重组蛋白表达水平最高,说明在纤维二糖诱导体系中启动子Pcbh-1的启动效率最高,初步建立了粗糙脉孢菌纤维二糖诱导的蛋白质表达体系。     

尖孢镰刀菌古巴专化型胱硫醚γ-合成酶的功能分析

甲硫氨酸在真菌、细菌和植物的生物学过程中起着重要作用。禾谷镰刀菌Fusarium graminearum的FgMETB基因编码一个胱硫醚γ-合成酶,是甲硫氨酸合成所必需的。本研究利用同源重组的方法,在尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种Fusariumoxysporumf.sp.cubenserace4(Foc4)获得了FgMETB同源基因FoMETB的敲除突变体菌株;与野生型菌株相比,突变体菌株ΔFoMETB在以SO42-为唯一硫源的基本培养基(minimal medium)上不能生长。1 mmol/L甲硫氨酸的添加恢复了突变体菌株ΔFoMETB的生长,但半胱氨酸的添加不能恢复该缺失突变体的生长,说明FoMETB的敲除阻遏了Foc4半胱氨酸转化甲硫氨酸的通路。此外,ΔFoMETB的气生菌丝和菌丝干重明显减少、分枝增多、产孢量显著降低、疏水性缺失和对巴西蕉组培苗的致病性显著减弱。由此表明,FoMETB参与调控尖孢镰刀菌古巴专化型的生理特性和致病性,甲硫氨酸合成途径的关键合酶FoMETB有望成为新的抗真菌药物靶标。     

西瓜食酸菌RND蛋白家族外排转运体cusB基因抗铜功能研究

【目的】研究RND外排泵中cus B基因突变对西瓜食酸菌抗铜性的影响。【方法】采用Tn5转座子随机插入基因组制备筛选得到突变体,通过双亲杂交的方法构建功能互补菌株,并从西瓜食酸菌抗铜性、胞外纤维素酶和胞外蛋白酶分泌、胞外多糖产生、生物膜形成、致病性及过敏性反应等方面阐明RND外排泵中MFP蛋白亚基对西瓜食酸菌的影响。【结果】突变体Δcus B在含有1.25 mmol/L或2.5 mmol/L Cu SO4的KMB平板上不能生长,cus B基因的突变导致西瓜食酸菌的胞外多糖分泌和生物膜形成与野生型有差异,但不影响胞外纤维素酶、胞外蛋白酶、致病性及过敏性反应。【结论】RND外排泵相关基因cus B的突变会影响西瓜食酸菌的某些生物学特性,并导致病菌对铜十分敏感。研究以RND外排泵转运重金属为导向初步解析了西瓜食酸菌的抗铜机制。     

利用λRed重组系统敲除鼠伤寒沙门氏菌sopB基因

利用λRed重组系统敲除鼠伤寒沙门氏菌LT2的(Salmonella enterica serovar typhimurium LT2,S.typhimurium LT2)sopB基因。以pKD4质粒为模板,扩增得到中间带有卡那霉素抗性基因且两端各带有59 bp分别与sopB基因上下游序列同源的同源打靶片段,将其转化至表达Red重组酶的S.typhimurium LT2感受态细胞中;在抗生素压力和λRed重组系统帮助下,同源片段和菌体sopB基因发生同源重组,通过卡那霉素筛选得到带有抗性标记的阳性重组菌;转入重组酶表达质粒pCP20以除去抗性标记,得到保留单一FRT位点的突变菌株;利用PCR技术鉴定重组菌,并通过检测沙门氏菌效应蛋白SopB的分泌以及沙门氏菌感染HeLa细胞后pAKT的激活反应来鉴定sopB基因是否被敲除。构建的ΔsopB突变菌株失去了分泌SopB蛋白的能力,且不能够像野生型菌株那样在感染HeLa细胞的过程中激活pAkt。本研究获得了S.typhimurium LT2的sopB基因缺失突变株,为沙门氏菌感染宿主过程中SopB的功能研究提供工具,同时也为进一步探索其他类型细菌的基因敲除提供了线索。     

牙龈卟啉单胞菌酪氨酸激酶致病性的分子机制

目的 探讨牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis,P. gingivalis）酪氨酸激酶（Ptk1)致病性的分子机制。方法 采用重组PCR技术构建P. gingivalis野生菌株ATCC 33277的Ptk1单基因缺失的突变菌株（ΔPtk1），通过Real-time PCR技术检测并比较参与调控P. gingivalis（野生型P. gingivalis ATCC 33277与突变型ΔPtk1）细胞外多糖（extracellular polysaccharides,EPS）合成的转录因子SinR的表达情况，同时采用激光共聚焦显微镜观察Ptk1缺失的突变菌株与野生型菌株EPS的形成情况，最后通过ELISA试剂盒检测并比较Ptk1缺失的突变菌株与野生型菌株白细胞介素-1β(IL-1β)表达情况。结果 与野生菌株P. gingivalis ATCC 33277比较，Ptk1单基因缺失的突变菌株转录因子SinR的表达量没有显著变化（t=–1.572,P>0.05）;ELISA检测发现，Ptk1单基因缺失的突变菌株IL-1β的表达量较野生型菌株显著下降，差异有统...     

板栗疫病菌ntl基因的功能研究

板栗疫病菌(Cryphonectria parasitica)是引起板栗疫病的病原真菌。在实验室前期研究中,获得了一个不支持病毒复制且丧失致病力的板栗疫病菌紫外诱变突变株UV57。与野生型菌株EP155相比,UV57中检测不到蛋白100472的表达。为研究蛋白100472的功能,我们构建了编码100472蛋白的ntl基因的缺失突变体△ntl及其互补转化株△ntl-com。与野生型EP155相比,△ntl菌株表型不变,但对休眠板栗树枝的致病性明显降低,而互补转化株△ntl-com的致病力与野生型没有区别。ntl基因的缺失不影响低毒病毒CHV1-EP713的复制累积量,但导致参与G蛋白信号传导途径的cpga1、cpgb1、cpgc1和ste12基因以及参与MAPK途径的cpmk1转录水平明显下调。本研究结果为阐明病原真菌致病机制提供了新的知识。     

减毒鼠伤寒沙门菌三型分泌表达系统的构建及其特性

为开发新型重组减毒鼠伤寒沙门菌口服活疫苗载体,本研究以pYA3493质粒为基础,用鼠伤寒沙门菌sopE_(Nt100)基因及其启动子替代原有的P_(trc)启动子,构建沙门菌三型分泌表达载体pYA-sopE_(Nt100);再将质粒pYA-sopE_(Nt100)电转入沙门菌ΔcrpΔasd SL1344,构建减毒鼠伤寒沙门菌ΔcrpΔasd SL1344(p YA-sop E_(Nt100))三型分泌表达系统,研究其生物学特性,进一步将报告基因egfp克隆入sop E基因下游,构建重组菌株ΔcrpΔasd SL1344(p YA-sop E_(Nt100)-egfp),感染Vero细胞,用Western blotting分析该系统递呈外源抗原的能力。PCR、酶切及测序结果表明,减毒鼠伤寒沙门菌ΔcrpΔasd SL1344(p YA-sop E_(Nt100))三型分泌表达系统构建成功;生物学特性鉴定结果表明,其血清型与亲本株Δcrp SL1344及野生株SL1344保持一致;其生化特性与亲本株基本相近,但与野毒株相比发生明显变化;生长速度也更为缓慢;重组菌株ΔcrpΔasd SL1344(p YA-sop E_(Nt100))的LD50较野生株SL1344降低了7.0×104倍;Western blotting结果发现,重组菌培养上清中能检测到Sop E_(Nt100)-egfp融合蛋白(37 k Da);重组菌株感染Vero细胞后,可以同时检测到Sop E_(Nt100)-egfp融合蛋白(37 k Da)和EGFP蛋白(27 k Da)。以上结果证实,本研究成功构建了新型减毒鼠伤寒沙门菌ΔcrpΔasd(p YA-sop E_(Nt100))三型分泌表达系统,其能够有效递呈外源抗原,该重组菌株有潜力作为安全、稳定、高效表达外源基因的口服重组活疫苗载体。     

wbnH2基因对北京欧文氏菌生物学特性及致病力的影响

【背景】北京欧文氏菌(Erwinia beijingensis)引起的刺芹侧耳细菌性软腐病(bacterial soft rot)给企业带来了严重的经济损失。wbnH2糖基转移酶基因在北京欧文氏菌中的生物学功能尚不明确。【目的】构建wbnH2基因的缺失株Δ-wbnH2和回补株C-wbnH2,探究wbnH2基因对北京欧文氏菌致病性的影响。【方法】采用同源重组方法构建北京欧文氏菌LMG 27579^TwbnH2基因缺失突变株Δ-wbnH2,并对基因缺失菌株的致病性、生长速度、运动能力、生物膜形成能力、黏附能力等生物学特性与野生型菌株进行比较分析;采用广宿主质粒pBBR1MCS2构建回补株C-wbnH2,排除了极性效应引起的突变株表型变化。【结果】与野生型菌株相比,基因缺失株Δ-wbnH2的生长速度无明显差别。但是wbnH2基因的缺失导致多糖分泌、生物膜形成能力、黏附能力、致病能力明显下降。【结论】wbnH2基因影响北京欧文氏菌多糖分泌、生物膜的形成能力、黏附能力及致病力,表明该基因在北京欧文氏菌致病过程中起重要作用,本研究为软腐病的防控提供了理论基础。     

核糖体bS22、bL37基因的敲除增强分枝杆菌对抗生素的敏感性

近年来,利用冷冻电子显微镜在分枝杆菌(mycobacteria)的核糖体中新发现了两个蛋白：位于30S亚基解码中心附近的bS22和位于50S亚基肽酰转移酶中心附近的bL37。由于这两个蛋白均邻近抗生素与核糖体结合区,推测它们可能会影响相关药物与靶点的结合。因此我们利用同源重组的方法,在野生型耻垢分枝杆菌(Mycolicibacterium smegmatis) mc2155中分别敲除这两个蛋白的编码基因,并测定菌株的生长曲线和对相关抗生素的敏感性。结果表明,与野生型相比,2株敲除株的生长速率均没有显著变化,但菌株ΔbS22相比于野生型对卷曲霉素、卡那霉素、阿米卡星、链霉素、庆大霉素、巴龙霉素和潮霉素B的敏感性增加,菌株ΔbL37相比于野生型对利奈唑胺的敏感性增加,并且这种敏感性的变化通过基因回补均得到恢复。研究结果暗示了核糖体蛋白bS22、bL37作为药物设计靶点的可能性。     

碱性pH条件下白念珠菌钙离子通道CCH1和MID1基因对钙内流的影响及Crz1p转录因子对其的调控作用

白念珠菌Candida albicans对环境pH的适应能力与其致病性有密切关系,钙信号转导途径介导许多环境压力的应答并伴随胞内钙离子浓度的瞬间变化。通过构建钙通道基因CCH1和MID1的缺失突变株,在碱性pH条件下,研究其对胞内钙内流的影响以及转录因子Crz1p对CCH1和MID1基因的调控作用。使用二步法PCR介导的基因敲除技术构建cch1Δ/Δ和mid1Δ/Δ突变菌株,利用流式细胞术比较野生型和突变型菌株在碱性pH条件刺激下胞内钙的瞬间变化,进一步构建pPHO89-LacZ重组质粒并利用β-半乳糖苷