单增李斯特菌毒力因子溶血素关键氨基酸位点在感染过程中的作用研究

【目的】探究单增李斯特菌溶血素O (listeriolysin O, LLO)中D3区域β8折叠片上第253位氨基酸(谷氨酰胺,Q)和第254位氨基酸(异亮氨酸,I)对单增李斯特菌(Listeria monocytogenes)感染生物学功能的影响。【方法】构建LLO_Q253A和LLO_I254A突变蛋白的原核表达菌株,以及利用同源重组方法构建hly_Q253A和hly_I254A突变株;通过表达纯化突变蛋白,测定溶血活性;比较LLO第253位Q和第254位I均突变成丙氨酸(A)后,对细菌体外生长能力、黏附侵袭、胞内迁移和增殖能力的影响。【结果】相应位点突变后,LLO蛋白均能够正常表达。在pH 6.5条件下,所有突变蛋白和突变株的溶血活性丧失。然而,在pH 5.5条件下,LLO_I254A和hly_I254A恢复了溶血活性。与野生株相比,突变株的体外生长、黏附能力和胞内增殖能力均无明显差异;突变株的侵袭能力和胞间迁移能力显著低于野生株。【结论】本研究证实第253位Q和第254位I均突变成A后,单增李斯特菌在pH 6.5条件下丧失溶血活性,并降低了感染宿主细胞的能力,但具体机制还有待进一步探索。本研究为深入探究LLO结构对单增李斯特菌生物学功能的影响奠定基础,对单增李斯特菌点突变株的构建具有一定参考意义。     

拟南芥钙调素定点突变基因分离及其在钙不依赖钙调素结合蛋白检测中的应用

动植物系统研究表明,钙调素不仅在结合钙离子时调节多种靶酶或靶蛋白的活性,而且没有钙离子结合时,还可以通过结合钙不依赖的钙调素结合蛋白,发挥多种生物学作用．然而,目前却没有体内分析钙调素与钙不依赖钙调素结合蛋白相互作用的方法．首先,采用定点突变的方式,得到了拟南芥钙调素亚型2的多个突变基因mCaM2,随后,大肠杆菌重组表达突变蛋白的电泳迁移率及⁴⁵Ca²⁺覆盖分析表明,得到了编码失去钙结合能力的钙调素的突变基因mCaM2₁₂₃₄, mCaM2₁₂₃₄突变钙调素中所有4个钙结合EF-hand结构域中的关键氨基酸谷氨酸均突变为谷氨酰胺．在酵母双杂交体系中,作为诱饵蛋白的突变钙调素mCaM2₁₂₃₄与我们前期体外方法报道的钙不依赖性钙调素结合蛋白AtIQD26存在相互作用．这将为钙不依赖性钙调素结合蛋白提供有用的体内研究工具,有利于我们全面认识钙-钙调素-钙调素结合蛋白信号途径．     

螺旋藻别藻蓝蛋白的纯化、理化特性与结晶*

硫酸铵分级沉淀结合多种层析技术,从螺旋藻(SP-Dz)中纯化到电泳纯别藻蓝蛋白(Allophycocyanin,APC),纯度(A₆₅₀/A₂₈₀)达4·83。APC在30min内的荧光扫描曲线为直线;30min连续光照其相对荧光强度仍为原来的98%以上,其抗荧光淬灭能力强于同样条件下的藻蓝蛋白(PC)及荧光素TRITC。用悬滴气相扩散法培养获得了APC晶体。     

桂林喀斯特石山50种常见植物叶片光合特性

选取桂林喀斯特石山生境中常见的50种植物为研究对象,分别测定叶片单位面积最大净光合速率（A_area）、单位质量最大净光合速率（A_mass）、气孔导度（Gs）、水分利用效率（WUE）、胞间/环境CO₂浓度比值（Ci/Ca）和蒸腾速率（Tr）等光合特性指标,探讨不同物种光合特性的差异以及光合特性之间的内在联系,以此探究不同植物适应喀斯特石山生境所表现出的光合生理特性。结果表明,50种植物叶片A_area,A_mass,Gs,WUE,Ci/Ca和Tr的平均值分别为8.35 μmol m^-2 s^-1,110.98 nmol g^-1 s^-1,0.10 mol m^-2 s^-1,94.84 μmol/mol,0.57和2.37 mmol m^-2 s^-1;方差分析表明,不同物种之间在A_area,A_mass,Gs,WUE,Ci/Ca和Tr之间存在显著差异。Pearson相关性分析表明,表征50种常见植物叶片光合特性的6个指标相关性除Ci/Ca与A_area和A_mass,WUE与A_mass不一致外,其他指标两两之间相关性均表现为一致性,其中Gs与Ci/Ca呈极显著的正相关。主成分分析表明,在6个光合特性指标中,Gs和Ci/Ca可作为反映喀斯特石山植物适应生境的重要光合指标,主要表征对水分条件的敏感程度以及耐旱性强弱,同时反映了植物叶片光合速率大小,用于衡量植物对喀斯特生境的生理生态适应性。基于Gs和Ci/Ca进行聚类分析表明,50种植物划分为3类：即中等Gs较高Ci/Ca型,较低Gs较高Ci/Ca型和较低Gs,Ci/Ca型。本研究表明,喀斯特生境植物在生理生态方面所表现出的适应策略主要为对资源利用方式及抵御外界不利环境的适应策略,这为后续选择物种加速植被恢复演替进程提供了参考。     

植物乳杆菌谷氨酸脱羧酶催化pH范围的理性改造及高效转化生产g-氨基丁酸

γ-氨基丁酸可由谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase, GAD)催化谷氨酸一步合成,反应体系成分简单、环境友好。然而,绝大多数GAD酶催化pH偏酸性且反应范围狭小,需要加入无机盐维持最适催化环境,增加了生产附加成分。此外,随着产物γ-氨基丁酸的生成,溶液pH会逐渐上升,不利于GAD酶的持续转化。本研究首先从实验室保藏的一株高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)中克隆得到谷氨酸脱羧酶LpGAD,基于酶蛋白表面电荷修饰,选择9个位点进行定点突变及组合突变,酶学性质表征结果显示三突变体LpGAD^{S24R/D88R/Y309K}在催化pH区间内酶活力整体提高,尤其拓宽了在偏中性pH 6.0下的酶活,为野生酶的1.68倍。接下来,通过分子动力学模拟解析了酶活提高的机理。此外,将Lpgad与Lpgad^{S24R/D88R/Y309K}突变基因分别在谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum) E01中过表达,通过优化确定了摇瓶最适转化条件为反应温度40 ℃,菌体量OD₆₀₀=20,底物L-谷氨酸100.0 g/L,5-磷酸吡哆醛添加量为100 μmol/L。5 L发酵罐中,不调节pH,通过分批投料底物L-谷氨酸,γ-氨基丁酸产量高达402.8 g/L,较对照菌株提高了1.63倍。本研究成功拓宽了LpGAD的pH催化范围及酶活,提高了γ氨基丁酸的转化效率,为实现其规模化工业生产奠定了基础。     

谷氨酸棒杆菌H+-ATPase基因失活提高谷氨酸产生量

为了证实在谷氨酸棒杆菌中,利用H⁺-ATPase基因失活构建高产谷氨酸基因工程菌的应用可行性,通过重组PCR技术部分缺失H⁺-ATPaseγ亚基基因序列,采用插入失活方法构建H⁺-ATPase失活的谷氨酸棒杆菌。考察了其谷氨酸产生能力及对生长速率的影响。实验结果表明,H⁺-ATPase失活的谷氨酸棒杆菌在含有100g/L的葡萄糖培养基中摇瓶发酵,其谷氨酸最大累积量为51.6g/L, 比野生菌株提高了42.9%。生长速率研究结果表明,H⁺-ATPase失活的谷氨酸棒杆菌生长速率略低于野生谷氨酸棒杆菌。证实了H⁺-ATPase基因失活对提高谷氨酸产量的作用,为利用H⁺-ATPase基因构建高产谷氨酸基因工程菌株提供了科学依据。     

不同城市化梯度下木荷(Schima superba)功能性状差异

城市化过程会引起周边环境要素的改变,而这种变化是否会对植物功能性状产生影响目前尚不清楚。选择我国亚热带常绿阔叶林优势树种木荷（Schima superba Gardn.et Champ.）为研究对象,分别在杭州市中心（HZ）、郊区（FY）及偏远地区（JD）3个位置采集阴生和阳生枝条样品进行植物枝条功能性状测定,并对各功能性状在3个区域间的差异性以及阴生阳生枝条功能性状间的差异性进行双因素方差分析（Two-way ANOVA）和多重比较（Tukey法）,对所有区域的功能性状与环境气象因子进行相关分析。结果表明,从JD到HZ,阳生枝条水力结构性状枝条密度（ρ）,叶片比叶面积（SLA）及叶枝比（A_L∶A_S）逐渐降低,而边材导水率（K_S）则逐渐增加。而阴生枝条除了A_L∶A_S不受影响以外,其他水力结构性状也存在相同的变化趋势。在叶片气体交换能力上,阳生枝条叶片最大净光合速率（A_n）,蒸腾速率（E_l）以及气孔导度（g_s）均从JD到HZ逐渐增加,其中HZ的阳生枝条E_l是JD的2.8倍,而水分利用效率（WUE）以及¹³C同位素丰度（δ¹³C）则逐渐降低。阴生枝条除了A_n不存在显著差异以外（P > 0.05）,其他与阳生枝条也具有相同的变化趋势。此外,阳生和阴生枝条的对比结果表明,除了WUE和δ¹³C,两者的各功能性状均存在显著差异,并且阳生枝条对于城市化的环境效应的敏感性更高。植物水力结构性状和叶片气体交换功能性状之间存在显著相关性（P<0.05）,尤其是K_S与叶片气体交换能力（A_n,E_l）。而3个区域温度（T_a）和水汽压亏缺（VPD）的变化对植物水力结构性状的影响较大。这些结果表明,城市化会导致植物的生存策略向高气体交换能力-低水力安全阈值转变。     

大豆斑疹病菌铁摄取因子PiuB在致病性中的作用分析

铁作为生命必需的基本元素,在细菌生长代谢过程中具有重要作用。然而,大豆斑疹病菌(Xanthomonas axonopodis pv. glycines, Xag)中编码铁摄取因子的piuB基因是否参与病原菌的铁摄取和致病性并不清楚。为解析PiuB的作用,采用同源重组策略获得了Xag的piuB基因缺失突变株(ΔpiuB),并对该突变株进行功能研究。研究表明：相较于野生型,突变株ΔpiuB在寄主大豆上的毒性和生长能力显著削弱;铁载体分泌量激增;对Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Mn²⁺的敏感性显著增强。此外,该突变株的H₂O₂抗性、胞外多糖产量、生物膜形成能力以及游动性等相较于野生型均显著减弱;添加外源Fe³⁺不能有效恢复ΔpiuB的上述特性;功能互补株可完全恢复ΔpiuB的缺陷性表型至野生型水平。这说明PiuB是Xag摄取Fe³⁺的潜在因子,并且是Xag在寄主大豆上致病所需的。     

不同施肥措施臭氧浓度升高对不同水稻品种光合特性的影响

近地层臭氧(O₃)已严重威胁到作物生产,而施肥可以调节土壤的养分平衡,进而促进作物生长。以两个水稻品种(徽两优898和南粳9108)为研究对象,利用开顶式气室,设置2个O₃浓度处理(NF:环境大气为对照;NF40:环境大气+40 nmol/mol O₃),每个O₃处理下嵌套设置3个肥料处理(Ino:施无机肥处理,270 kg N hm^-2 a^-1;Red:减施无机肥30%处理,189 kg N hm^-2 a^-1;Com:有机无机肥配施处理,Red+有机肥鸡粪5000 kg hm^-2 a^-1),通过测定不同生育期水稻光合参数,探究不同肥料处理下O₃对水稻不同生育阶段光合生理的影响。结果表明,NF40对水稻营养生长阶段的饱和光合速率(A_sat)没有显著影响,而显著地降低了水稻灌浆期的A_sat。基于两个水稻品种的A_sat和相对叶绿素含量(SPAD)相对减少量与O₃累积剂量关系的斜率,发现杂交稻徽两优898(A_sat和SPAD的斜率:-1.55和-0.98)比常规稻南粳9108(A_sat和SPAD的斜率:-0.92和0.06)对O₃更敏感。此外,基于不同O₃处理下水稻的气孔导度(g_s)和胞间二氧化碳浓度(C_i),可以看出O₃造成南粳9108光合速率降低的主要是非气孔因素,而徽两优898光合的降低是由气孔因素和非气孔因素共同限制。与Ino处理相比,Red处理主要通过降低叶片SPAD进而显著地抑制两种水稻品种的A_sat,但Ino处理和Com处理间A_sat没有显著差异,说明有机无机肥配施能部分缓解减施无机肥造成水稻光合的降低。O₃和肥料处理对两个水稻的所有光合参数都没有显著的交互影响,表明短期有机无机肥配施并不能有效缓解O₃对作物造成的负面影响。在O₃污染背景下,研究结果可以为通过合理的农田氮肥管理措施减缓O₃造成的作物减产提供理论依据。     

E.coli tRNALeu的提纯

本文报道一种E.coli tRNA^Leu简便而稳定的纯化方法。粗tRNA经过BD-Cellulose柱层析和聚丙烯酰胺凝胶电泳两个步骤即可得到亮氨酸接受能力为1400pmol/A₂₆₀单位的tRNA^Leu。     

双功能尿苷酰转移/去除酶GlnD在谷氨酸棒杆菌JNR中的功能

【目的】通过改造谷氨酸棒杆菌JNR中双功能尿苷酰转移/去除酶GlnD,减弱尿苷酰去除酶的活性,增强NH_4~+的转运和利用,提高L-精氨酸的合成。【方法】本文对来源于谷氨酸棒杆菌的突变菌株JNR中的双功能尿苷酰转移/去除酶GlnD进行整合突变,采用同源重组的方法将H_(414)和D_(415)位点突变为两个丙氨酸AA,在此菌株的基础上过量表达PII蛋白GlnK,并对其进行尿苷酰化研究,离子色谱检测摇瓶发酵过程中NH4+的浓度,并对最终的改造菌株进行连续流加发酵分析。【结果】该双功能尿苷酰转移/去除酶在谷氨酸棒杆菌中成功进行整合突变,有效减弱了尿苷酰去除酶的活性;同时过表达PII蛋白GlnK,其酰基化程度明显增强。摇瓶发酵结果表明菌株L4消耗NH_4~+增加,L-精氨酸产量为36.2±1.2 g/L,比对照菌株L3高出22.7%。5-L发酵罐实验结果显示改造菌株L4的L-精氨酸的产量为52.2 g/L,较野生型菌株L0提高了25.3%。【结论】谷氨酸棒杆菌合成L-精氨酸的过程中氮源是必不可少的。减弱GlnD尿苷酰去除酶的活性后,胞内尿苷酰化的GlnK-UMP增加,GlnK-UMP与氮转录调控因子AmtR结合,转运至胞内的NH_4~+浓度提高,促使L-精氨酸产量显著提高。     

斑节对虾(非洲群体)肠道细菌抗生素耐药性及耐药基因分布特征

【目的】解析斑节对虾(Penaeus monodon)(非洲群体)(俗称“金刚虾”,以下同)携带耐药菌及耐药基因现状。【方法】本研究从山东滨州北海新区采集了金刚虾,对其肠道细菌常用抗生素的耐药菌性质及数量、占比及种类进行检测,通过荧光定量PCR技术分析肠道内容物样品中的4类抗生素的4种耐药性基因分布特征。【结果】肠道中可培养细菌总数约1.45×10⁵–2.13×10⁶ CFU/g,有四环素、萘啶酸、氟苯尼考、庆大霉素4种抗生素耐药菌的检出,其中喹诺酮类萘啶酸耐药菌占比最高,达到35.00%,氨基糖苷类庆大霉素占比最少。10种抗生素药敏性质分析表明,肠道可培养细菌对庆大霉素、氟苯尼考等6种抗生素高度敏感,对四环素、卡那霉素中度敏感,对萘啶酸、青霉素、阿莫西林耐药。从分离的耐药菌鉴定结果可以得出,可培养的抗生素耐药菌主要集中在弧菌属,基于属水平的不同抗生素耐药菌统计显示,不同抗生素耐药菌种类存在明显差异,且同一菌属有耐多种抗生素的情况。荧光定量PCR检测分析,4种耐药基因的丰度不同,tet A基因相对拷贝数和四环素耐药菌比例、floR基因和氟苯尼...     

巴斯德毕赤酵母甲醇诱导表达磷脂酶A2的转录组学分析

【目的】基于转录组学技术研究表达磷脂酶A_2的毕赤酵母重组菌在甲醇诱导表达外源蛋白时的基因表达差异,从而解析外源蛋白高效诱导表达机制,为进一步工程菌株的改造提供理论支撑。【方法】以一株产磷脂酶(PLA_2)的毕赤酵母为出发菌株,采用RNA-Seq二代测序方法,研究在甘油培养和甲醇诱导两种条件下,重组毕赤酵母转录组基因表达差异情况。【结果】重组毕赤酵母中共鉴定到5225个转录本。甘油培养与甲醇诱导相比,共有857个基因发生显著变化。依据代谢途径分类,差异基因集中在核糖体成分、甲醇代谢、磷酸戊糖途径、糖酵解途径、柠檬酸循环、乙醛酸循环以及蛋白质加工过程。【结论】通过分析甲醇诱导前后的差异表达基因,结果表明碳源改变对胞内代谢会产生全局影响。本研究结果为进一步研究毕赤酵母表达外源蛋白的机制提供了基础。     

E75、R78和D82是影响大肠埃希氏菌FtsZ自身组装及其与MreB相互作用的重要氨基酸

【目的】探索大肠埃希氏菌Escherichia coli FtsZ突变体FtsZ~(E75A)、FtsZ~(R78G)和FtsZ~(D82A)对FtsZ自身组装和FtsZ-MreB相互作用的影响。【方法】利用常规分子克隆和定点突变技术,构建FtsZ及其突变体表达载体,亲和纯化得到相应的目标蛋白;通过同源重组构建QN6(ftsZ::yfp-cat)、QN7(ftsZ~(E75A)::yfp-cat)、QN8(ftsZ~(R78G)::yfp-cat)和QN9(ftsZ~(D82A)::yfp-cat)菌株;利用活细胞成像技术观察FtsZ及其突变体的胞内定位模式;免疫沉淀和细菌双杂交实验检测FtsZ/FtsZ*-FtsZ*或FtsZ/FtsZ*-MreB间的相互作用;光扫描检测定点突变对FtsZ组装特性的影响。【结果】FtsZ~(E75A)、FtsZ~(R78G)和FtsZ~(D82A)突变体的功能活性降低、各突变体在E.coli内不能正确的定位和形成功能性Z环;FtsZ/FtsZ*-FtsZ*单体间的相互作用减弱或消失,FtsZ*-MreB相互作用破坏;FtsZ突变体体外聚合效率降低。【结论】FtsZ E75、R78和D82是影响FtsZ正确组装和功能及FtsZ-MreB相互作用的重要氨基酸。     

铜绿假单胞菌二鸟苷酸环化酶SiaD突变体的功能研究

【目的】铜绿假单胞菌(Pseudomonas aerugionsa)二鸟苷酸环化酶SiaD调控着铜绿假单胞菌的生物被膜形成等表型。在研究过表达siaD对生物被膜的调控作用时发现,与野生型siaD基因回补菌株相比,一株回补菌株的生物被膜产量显著升高。本文的目的即是探究该菌株生物被膜产量升高的原因,并对该菌株的其他表型进行研究。【方法】通过测序确定突变位点;利用生物被膜定性和定量实验对发生点突变的菌株表型进行分析;利用Western blotting实验检测SiaD^R119M蛋白表达水平;利用GST-pulldown实验检测SiaC蛋白与SiaD^R119M蛋白在体外的结合能力;针对siaD^R119M点突变基因进行融合蛋白表达载体的构建,表达并纯化该蛋白,利用高效液相色谱检测SiaD^R119M的酶活;为了进一步研究c-di-GMP与细菌运动能力的关系,对细菌的运动能力进行检测。【结果】测序比对结果显示,序列的第119个氨基酸发生了突变,由精氨酸突变成了甲硫氨酸。生物被膜定性和定量实验显示,与野生型siaD...     

丙酮酸和乙酰-CoA协同促进L-亮氨酸的合成

【目的】通过理性改造柠檬酸合酶(citrate synthase,CS)、丙酮酸脱氢酶系E1p (pyruvate dehydrogenase complex,PDHC,编码基因aceE)和ATP-柠檬酸裂解酶(ATP-Citrate lyase,ACL),有效供应胞内丙酮酸和乙酰-CoA,以提高L-亮氨酸产量。【方法】以谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)为底盘细胞,分析不同CS和PDHC酶活水平对L-亮氨酸合成的影响。随后,考查协同改造CS和PDHC或引入绿硫菌(Chlorobium tepidum)中ACL对L-亮氨酸合成的影响。【结果】低强度的CS酶活(即重组菌XL-3 P_(dapA-R2)gltA)有利于L-亮氨酸的合成,L-亮氨酸产量达到17.5±0.6 g/L。而改变PDHC酶活水平不利于L-亮氨酸的合成。此外,以启动子P_(dapA-R2)控制CS表达,而以启动子P_(gapA)控制PDHC表达时(即重组菌XL-4),可实现胞内丙酮酸和乙酰-CoA的有效供给,L-亮氨酸产量达到20.2±1.7 g/L,且显著降低副产物产量。若在重组菌XL-4中引入C.tepidum,ACL会显著抑制菌体生长而不利于L-亮氨酸合成,而引入到出发菌XL-3中因胞内丙酮酸和乙酰-CoA得到有效供给,目标重组菌XL-5L-亮氨酸产量达到18.5±1.2 g/L,比出发菌株XL-3增加了14.2%。【结论】重组菌XL-4中因协同控制CS和PDHC酶活,从而实现胞内丙酮酸和乙酰-CoA有效供给,促进L-亮氨酸的合成。该研究结果对后续利用代谢工程技术强化微生物合成L-亮氨酸等支链氨基酸具有重要的参考价值。     

丁酸梭菌发酵培养基的优化及发酵产物对黄曲霉毒素B1的降解

【背景】丁酸梭菌是专性厌氧的新一代芽孢益生菌,耐热、耐酸、抗逆性强,极具应用价值和开发前景。【目的】优化丁酸梭菌发酵培养基并初步研究其发酵液对黄曲霉菌的抑制作用和降解黄曲霉毒素B₁ (aflatoxin B₁, AFB₁)的能力。【方法】利用响应面法对发酵培养基进行优化,采用牛津杯法对丁酸梭菌发酵液抑制黄曲霉菌生长进行研究,并通过酶联免疫法测定发酵液对AFB₁的降解能力。【结果】优化后的发酵培养基为：葡萄糖18.1g/L,大豆蛋白胨29.7g/L,磷酸氢二钾3.8 g/L,氯化钠2.0 g/L,乙酸钠4.0 g/L,结晶硫酸镁1.2 g/L,L-半胱氨酸盐酸盐0.3 g/L。优化后的丁酸梭菌生物量由8.99×10⁸个/mL提高至2.28×10⁹个/mL,是优化前的2.54倍。丁酸梭菌发酵液对致病真菌黄曲霉菌的抑菌效果十分显著,其上清液经浓缩后对AFB₁降解72h的降解率达到68.65%,初步分析表明上清液中对AFB₁