通过枯草杆菌原生质体融合转移pUB110质粒的研究

在脱氧核糖核酸酶(DNase)存在的情况下,用聚乙二醇(PEG)方法,将枯草杆菌BD366(pUB110)(Thr~- Try~- Az~- Km~r Sm~s)的原生质体与枯草杆菌Ki-2-132(Thr~- Val~- Ile~- Km~sSm~r)的原生质体进行融合,在再生培养基上再生细胞壁,获得同时抗Km和Sm的融合体。融合频率在10~(-4)—10~(-7)之间。经测定,融合体的遗传性稳定。从融合体中挑出菌落形态与Ki-2-132相同的融合体A18、B20和B7,其质粒DNA带有Km~r基因,而且其琼脂糖凝胶电泳图与pUB110质粒DNA相同。因而确认pUB110质粒通过原生质体融合而进行转移。     

枯草杆菌和大肠杆菌间通过原生质体融合的质粒pHV33的转移

用带有质粒pHV 33(Ap~R Tc~R Cm~R,由大肠杆菌质粒pBR 322片段和金黄色葡萄球菌质粒pC194片段联接成的嵌合质粒)的大肠杆菌SK1592和枯草杆菌FD1980(trp~- Sm~R Rif~R)作为亲本,在DNase1始终存在的条件下制备原生质体,并经PEG诱导融合,在含Sm、Rif、Cm的高渗培养基上获得融合子。融合子在菌落形态、产芽孢、染色标记等十几项特征上都和枯草杆菌亲本相同,唯一相同于大肠杆菌亲本的便是质粒pHV33的Cm~R特征。用融合子的DNA抽提物转化大肠杆菌,获得Ap~R、Tc~R、Cm~R转化子。相反方向的转移没有成功。质粒pHV33在融合子和枯草杆菌中都较不稳定。和有关文献报道一致,质粒有关的抗性Ap~R、Tc~R和Cm~R在大肠杆菌中都能表达,但是在枯草杆菌中则只有Cm~R得以表达。     

枯草杆菌中通过细胞融合的质粒转移

在PEG存在下,枯草杆菌BD366(pUB110)菌株和G1菌株的原生质体以10~(-6)—10~(-4)的融合率发生融合。在染色体的抗药性标记、营养要求和一般细菌学特征鉴定方面,多数融合子相似于亲本G1,所不同的是质粒上的抗药性标记相同于另一亲本菌株BD366,并且在高渗培养基上具有独特的菌落形态。融合子的以上一些特征极为稳定。高温能使质粒pUB110消除,质粒消除后融合子的菌落形态转变成为亲本G1的形态特征。我们认为双亲细胞融合后没有发生遗传重组,而是在分裂过程中发生分离,于是质粒pUB110可能出现在G1细胞中,因此本文为通过细胞融合的质粒转移和由于某一特定质粒的存在而改变菌落形态提供了初步证据。     

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。     

枯草杆菌质粒pUB110与大肠杆菌质粒pBR322构建的杂种质粒及其基因表型表达

用EeoRI酶消化pUB 110和pBR 322 DNA,然后以T4 DNA连接酶进行连接,转化大肠杆菌,从转化体中获得pTZ3、pTZ22和pTZ24三个杂种质粒。研究了pTZ22 DNA的分子特性,从BamHI和PstI酶切片段测出其分子量为5.6×10~6道尔顿,并确定其捻接方向。观察了三个杂种质粒的稳定性,研究了其基因表型表达。同源基因均可表达,Ap~r、TC~r基因在枯草杆菌细胞中不能进行异源表型表达,Km~r基因在大肠杆菌细胞中异源表型表达不充分。     

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。     

大肠杆菌抗药性质粒pFD11结合转移的一些特性

当pFD11质粒由转化或转导途径转移给大肠杆菌C_(600)后,都失去结合转移能力。而抽提C_(600)(pFD11)的DNA,经琼脂糖凝胶电泳,仅保留分子量最大的一条质粒DNA带,估计就是抗性决定因子。     

苏氨酸操纵子的克隆与诱变

本文报道用Hind I+BamHI双酶切方法,从大肠杆菌K12的野生型菌株染色体上克隆苏氮酸操纵子的三个基因(thr A,thr B和thr C)到载体pBR322上,在合成培养基上筛选带thr操纵子的转化子。所得杂种质粒pTH1经羟胺体外诱变,筛选得到抗氨基酸类似物a-氧基-β-羟基戊酸(AHV)的突变质粒pTH2和pTH3,在宿主大肠杆菌C600中产苏氨酸最比初级克隆株高20倍以上,在解除天冬氨酸激酶—高丝氨酸脱氢酶(AKI—HDI)反馈抑制的宿主大肠杆菌A56—121中产苏氨酸量可达11g／L,比初级克隆株大肠杆菌 c600(pTHl)高100倍以上。     

Ri质粒介导的DNA转移及诱发甘草毛根再生植株

本文报道了通过三亲交配将PB1121双元中间载体从大肠杆菌C600转移到发根农杆菌R1000(PRiA4b)中,在含Km、Sm的MinA选择平板上获得了转移子,上述转移子菌液用注射法感染甘草胚轴、茎等外植体,在无激素含1mg/mlcb,0.1mg/mlkm的MS培养基上培养,两周后诱发出毛根,切下毛根在同上培养基上6周长出不定芽,继续培养长成再生植株,经检测转化株毛根中存在甘露碱和GUS基因产物,具有Km抗性和激素自主性生长特性,证明Ri质粒不仅可介导GUS基因转移还可诱发毛根再生植株,提供了简化、高效的植物遗传转化系统。     

提高枯草杆菌原生质体融合率的研究

利用改良的HM制备液,在适宜的条件下酶解制备亲本株的原生质体,在DNase存在的条件下,用PEG(MW6,000)做为聚合剂,经低温短时间处理,将枯草杆菌(B,subtilisK)Ki—2—132衍生株与BR151衍生株的原生质体融合,再在适宜的条件下使用改良的DM_3再生培养基,补加适量经处理的人血清白蛋白,同时加入适量适合于枯草杆菌细胞壁再生的引物进行再生。使再生率达到了55—58.15％左右,融合率高达1.82×10~(-2)。筛选出51种不同类型的融合子923株。经继代八代测得其融合子的稳定率达32 46％。从而在工业菌株的选育中使获得高产菌株成为可能。     

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     

大豆启动功能片段的克隆及在转化甘草中启动β-葡糖苷酸酶基因的表达

将大豆DNA的HindⅢ和BamHⅠ酶切片段连接到pBⅠ101载体缺启动子的GUS基因上游,构建了含有不同DNA片段的重组质粒,转化大肠杆菌C600,获得了具Km抗性的转化子。通过三亲交配将上述重组质粒转移至发根农杆菌R1000(PRiA4b)中,用注射法,将各含重组质粒的发根农杆菌菌液感染甘草外植体,在含cb的无激素MS培养基上诱发毛状根并再生成植株。转化甘草具Km抗性,有甘露碱和农杆碱存在。经组织化学法检测,在转化株C2和C13的毛根、茎、叶中有靛蓝色沉淀物产生。证明大豆启动功能片段在转化甘草中启动了GUS基因表达。重组质粒的酶切分析证明C2和C13大豆DNA插入片段均约为0.8kb。DNA分子杂交也证明C2、C13 DNA与大豆DNA和转化株DNA有同源性。     

IncFII-FIA-FIB型多重耐药质粒pBTR-CTXM的结构基因组学分析

【背景】IncFII-FIA-FIB型质粒广泛存在于肠杆菌科细菌中,介导了许多耐药基因的水平转移,并导致细菌多重耐药问题日益严重。【目的】分析IncFII-FIA-FIB型多重耐药质粒pBTR-CTXM的基因组结构,并研究其介导大肠杆菌BTR株的耐药基因水平转移机制。【方法】利用PCR进行耐药基因筛查;接合转移和电转化实验验证质粒pBTR-CTXM是否具备自主接合转移的特性;VITEK 2 Compact全自动细菌鉴定及药敏分析仪测定相关菌株对抗生素的药物敏感性;构建MatePair文库并进行细菌全基因组高通量测序和质粒结构基因组学分析。【结果】菌株BTR是携带blaNDM-1、blaCTX-M-15、blaTEM、qnrD、qnrS1、mph(A)、erm(B)和tetA(B)等耐药基因的多重耐药大肠杆菌,其中blaCTX-M-15、mph(A)、erm(B)和tet A(B)等耐药基因均位于大小为144 939 bp的质粒p BTR-CTXM (GenBank登录号MF156697)上,该质粒可与菌株BTR内质粒pNDM-BTR接合共转移到受体菌大肠杆菌EC600中。pBTR-CTXM具备IncFII-FIA-FIB型质粒典型的骨架区结构,其多重耐药(Multidrug-resistant,MDR)区由新的复合型转座子Tn6492、Tn2残余、Tn10残余、ISEcp1-blaCTX-M-15-Δorf477转座单元和一些插入序列组成。【结论】pBTR-CTXM中新复合型转座子Tn6492与Tn10残余和ISEcp1-blaCTX-M-15-Δorf477转座单元共同介导大肠杆菌BTR株的多重耐药与耐药基因的水平传播。     

细菌抗药质粒中抗性基因的转座作用

ER275、ER396(Tc~r、Ap~r、Cm~r、Sm~r、Su~r)与DR233、DR416(Tc~r、Cm~r、Sm~r、Su~r)是来自临床的抗药质粒。当带有这些质粒的菌株分别与大肠杆菌J5-3/R144drd3(Km~r)配对时,组成了两种质粒共存的菌株。用这种质粒共存的菌株作为接合转移的给体,并以Ap或Sm作为选择药物,得到ApKm或SmSuKm抗性类型的转移接合子,此种转移接合子能将ApKm或SmSuKm抗性作为一个单位连锁地转移到受体菌株,而且转移频率与R144drd3相似。 生化的研究表明,ER275、ER396质粒中的Ap抗性基因编码β-内酰胺酶,DR233与DR416质粒中的Sm抗性基因编码链霉素钝化酶,而带有Ap Km或Sm Su Km重组质粒的转移接合子也分别具有了合成这二种酶的能力。因此我们推测在ER275、ER396与DR233、DR416质粒中分别有可转座的Ap抗性基因与可转座的SmSu抗性基因存在。     

黑暗链霉菌DNA转移系统的建立

研究了黑暗链霉菌的基因转移系统,探索了通过PEG介导的原生质体转化、接合转移向黑暗链霉菌中转入外源DNA的可能性。多次尝试用质粒pIJ702转化黑暗链霉菌9904原生质体均未成功。对原生质体进行“热处理”后转化、利用单链DNA转化等都不能将质粒导入黑暗链霉菌中,表明黑暗链霉菌对外源DNA有很强的限制修饰作用。利用接合转移将具有oriT的大肠杆菌链霉菌穿梭质粒pHZ132转入大肠杆菌ET12567(pUZ8002)中,获得供体菌ET12567(pUZ8002,pHZ132)。将供体菌与预萌发的黑暗链霉菌9904的孢子进行接合转移,成功地将pHZ132转入黑暗链霉菌9904中。质粒pHZ132经黑暗链霉菌自身修饰后也可转入黑暗链霉菌9904菌株的原生质体中,转化率约为103/μg DNA(pHZ132)。     

不相容双质粒共表达霍乱毒素类似嵌合蛋白

霍乱毒素由5个B亚基(CTB)和l个A亚基(CTA)(包括CTA1和CTA2)组成。该蛋白结构可帮助有毒的CTA1分子进入细胞。本研究拟利用原核不相容双质粒共表达系统获得霍乱毒素类似嵌合蛋白,用于大分子蛋白质黏膜给药的载体研究。将CTB基因片段克隆至载体p ET-28a中,获得重组质粒p ET-28a-CTB;以增强型绿色荧光蛋白(EGFP)代替有毒的CTA1,在CTA2序列N端融合穿膜肽(TAT),将EGFP-CTA2-TAT基因克隆至载体p ET-22b(+)中,获得重组质粒p ET-22b-EGFP-CTA2-TAT。利用p ET-28a-CTB和p ET-22b-EGFP-CTA2-TAT二者不同抗性,将双质粒分步转化到大肠杆菌BL21中。表达条件为0.75 mmol/L IPTG、20℃、200 r/min诱导20 h,重组嵌合蛋白能以可溶形式表达。经过Ni-NTA、Sephadex G-75纯化,Western blotting对蛋白质特异性进行鉴定,确定获得(CTB)5/EGFP-CTA2-TAT嵌合蛋白。     

利用细胞质导入法选育嗜杀啤酒酵母

利用细胞质导入(Cytoduction)法中的核融合缺陷细胞融合技术,在对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)D518菌株不做任何遗传标记,将嗜杀酵母5045菌株的嗜杀质粒转移到受体菌D518中,获得了具有两亲株优良性状的融合子KD102菌株。对融合子分析表明:融合子遗传性状稳定,不仅含有供体菌5045的嗜杀质粒,而且受体菌D518的核基因被原封不动地保留下来,为异质体细胞(Heteroplasmon)。将融合子KD102菌株用于小型、中型及生产性酿酒试验,结果表明,具有与亲株D518同样的酿造特性。在发酵过程中,能抑制野生酵母污染,净化发酵体系。对于保证啤酒纯种酿造及提高成品酒的生物稳定性具有明显效果。     

整肠生菌细胞融合子的发酵及产物分析研究

利用细胞融合技术,将整肠生菌高芽孢形成率的菌株B1和低芽孢形成率和菌数产量都低的菌株B2进行细胞融合,经芽孢数测定和发酵产物测定与遗传分析鉴别,得到了代谢产物量不同于亲本和芽孢形成率高的新菌株B1-2。该融合子乳酸产量是亲本的1．2～1．6倍,丁二醇产量是亲本的1．5～2．3倍。芽孢形成率是亲本的1．2～2．1倍。     

细菌抗药质粒中抗性基因的易位作用

我们从临床分离的二株大肠杆菌与二株痢疾杆菌中,分别分离出带有抗药质粒ER275、ER396(所带的抗性基因为:Tc~r、Cm~r、Sm~r、Ap~r、Su~r),与DR233、DR416(所带的抗性基因为:rc~r、Cm~r、Sm~r、Su~r)。把这些抗药菌株(为了实验方便,将DR233与DR416转移到大肠杆菌C_(600)~(Rif)~r)与大肠杆菌J5-3/R144drd3(Km~r)配对,使R144drd3质粒进入上述菌株,组成二种质粒共存的菌株。在此菌株的细胞中,ER275与ER396质粒中的Ap抗     

地衣芽孢杆菌温和噬菌体的具有启动子功能片段的克隆

载体pTG402与地衣芽孢杆菌噬菌体B1p7经限制酶酶切并连接后转化大肠杆菌。从全部转化子中抽提质粒DNA,转化枯草杆菌后经苗落原位显色选到22个有启动子功能片段的克隆子。利用邻苯二酚双加氧酶对底物的显色反应,测定了15个克隆子的启动子活性,并绘制了启动子功能最强的重组质粒的酶切图谱。此外,还测定了两个克隆子在枯草杆菌各个生长期的表达情况,发现在对数生长后期表达量太增,认为识别这两个启动子的σ因子可能是σ³⁷。