瑞氏木霉分子生物学研究进展

瑞氏木霉（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ　ｒｅｅｓｅｉ）是自然界中普遍存在并有重要经济意义的一种丝状真菌。从瑞氏木霉的转化系统、基因克隆、基因表达调控、过量产生同源和异源重组蛋白等方面对瑞氏木霉分子生物学研究进展情况进行了综述。     

丝状真菌瑞氏木霉生产重组蛋白的分子生物学研究进展

瑞氏木霉是自然界中普遍存在并有重要经济意义的一种丝状真菌,作为工业生产菌株生产多种水解酶类已有多年历史。本文报道了用基因工程手段对瑞氏木霉进行遗传改造,构造具新性状的重组菌株,用以过量产生同源和异源蛋白类物质的分子生物学研究进展。包括利用ＣＢＨＩ基因的强启动子在瑞氏木霉中过量表达瑞氏木霉内切葡聚糖酶、小牛凝乳蛋白酶、人抗体片段、哈茨木霉几丁质酶、Ｈｏｒｍｏｃｏｎｉｓｒｅｓｉｎａｅ葡萄糖淀粉酶等同源和异源蛋白以及利用在葡萄糖上强表达的启动子生产纤维素酶等遗传工程进展情况。     

瑞氏木霉木糖醇脱氢酶基因的分离与鉴定

将在木聚糖上生长的瑞氏木霉(Trichoderma reesei)RutC-30的cDNA文库全部质粒转化已携带有毕赤氏酵(Pithia stipitis)木糖还原酶基因的重组酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)菌株H475,在H475中构建了瑞氏木霉的cDNA表达亚文库。在以木糖为唯一碳源的选择性酵母合成培养基上,从该亚文库中筛选到瑞氏木霉木糖醇脱氢酶cDNA基因．该基因片段长为1．3kb。Southern、Norhern印迹杂交分析和蛋白质凝胶电泳结果表明该基因确实来源于瑞氏木霉,所编码蛋白质分子量约为40kDa。携带有毕赤氏酵母木糖还原酶和瑞氏木霉木糖醇脱氢酶基因的重组酵母能够在以木糖为唯一碳源的培养基上生长,并能将90％以上的木糖转化为木糖醇、乙醇和其它副产品。     

瑞氏木霉表达黑曲霉葡萄糖氧化酶

利用高表达分泌纤维素酶的真菌瑞氏木霉表达重组的黑曲霉葡萄糖氧化酶。在大肠杆菌DH5α中构建瑞氏木霉纤维素酶CBHI启动子和CBHI信号肽基因黑曲霉葡萄糖氧化酶基因瑞氏木霉纤维素酶CBHI终止子构巢曲霉的甘油醛3磷酸脱氢酶启动子大肠杆菌抗潮霉素B磷酸转移酶基因构巢曲霉色氨酸C终止子pUC19(命名为pCBHGOD)质粒,线性化后用瑞氏木霉纤维素酶CBHI启动子和CBHI信号肽基因黑曲霉葡萄糖氧化酶基因瑞氏木霉纤维素酶CBHI终止子构巢曲霉的甘油醛3磷酸脱氢酶启动子大肠杆菌抗潮霉素B磷酸转移酶基因构巢曲霉色氨酸C终止子(命名为CBHGOD)核酸片段转化瑞氏木霉QM9414原生质体。用PCR扩增方法筛选出同源重组葡萄糖氧化酶基因的瑞士木霉突变株。用麦杆诱导瑞氏木霉突变株,生产黑曲霉葡萄糖氧化酶,Westernblot分析重组的葡萄糖氧化酶分子量与Sigma公司的天然黑曲霉葡萄糖氧化酶一致,生产的重组酶活性25umL,相当于Sigma公司葡萄糖氧化酶标准品的产量为0.5gL。瑞氏木霉可用于生产黑曲霉葡萄糖氧化酶。     

丝状真菌瑞氏木霉外源基因表达系统的构建

采用PCR技术体外扩增获得了瑞氏木霉外切葡聚糖纤维二糖水解酶Ⅰ (CBHⅠ )启动子和终止子序列 .并以大肠杆菌质粒pUC1 9为骨架 ,在该启动子和终止子序列间加入多克隆位点 ,构建了瑞氏木霉强表达整合型载体pTRIL .以质粒pAN7 1为模板 ,体外扩增了带有潮霉素磷酸转移酶(hph)基因的DNA片段 ,将hph插入pTRIL的cbh1启动子和终止子序列之间 ,构建了Pcbh1 hph Tcbh1表达盒 .用此表达盒转化瑞氏木霉C30原生质体 ,在潮霉素平板上得到 1 5株抗性转化子 .对其中的H1转化子进行了PCR和Southern印迹分析 ,证实hph基因确实整合到转化子染色体DNA上 ,并在Pcbh1 启动子控制下进行高效表达 .转化子H1对潮霉素抗性达 1 5 0mg L ,比出发菌株提高 2倍 .瑞氏木霉强表达整合型载体pTRIL的构建成功为开展瑞氏木霉分子生物学研究以及进一步的工程菌株构建工作奠定了基础     

带有木糖还原酶基因和木糖醇酶基因的重组酿酒酵母的构建

采用双载体系统,将携带有瑞氏木霉木糖醇脱氢酶基因的表达质粒ｐＡＪ４０１－ｘｄｈ１转化已带有树干毕赤氏酵母木糖还原酶基因的重组酿酒酵母Ｈ４７５,构建了同时带有毕赤氏酵母木糖还原酶基因和瑞氏木霉木产基因的重组酿酒酵母ＨＸ１,研究了重组酿酒酵母ＨＸ１对木听转化利用情况。     

瑞氏木霉内切葡聚糖酶Ⅲ基因的克隆及在酿酒酵母中的表达

采用刚果红染色法从瑞氏木霉cDNA文库中分离到一株具有CMCase活性的阳性克隆 ,测序结果显示该基因所编码的蛋白质为瑞氏木霉内切葡聚糖酶Ⅲ (EGⅢ )。对重组酿酒酵母所产生的EGⅢ进行了酶学性质分析 ,其最适pH为 5 0 ,最适温度为 60℃。检测了酿酒酵母蛋白质分泌系统组分SSO2和SEB1对EGⅢ分泌的影响。结果表明 ,在可过量表达蛋白质分泌系统组分SSO2的酿酒酵母H837中 ,EGⅢ的分泌量最高。由此分析 ,酿酒酵母SSO2蛋白可能在EGⅢ的分泌中 ,是一个限速步骤。通过PCR方法删除EGⅢ基因 5′端非翻译区的 98bp核苷酸序列使EGⅢ表达量提高了 5 3倍。这提示我们 ,瑞氏木霉的EGⅢ基因在酿酒酵母细胞中表达时 ,其mRNA 5′端先导序列中可能存在影响该基因表达水平的调控序列。     

带有木糖还原酶基因和木糖醇脱氢酶基因的重组酿酒酵母的构建

采用双载体系统,将携带有瑞氏木霉木糖醇脱氢酶基因的表达质粒pAJ401－Xdh1转化已带有树干毕赤氏酵母木糖还原酶基因的重组酿酒酵母H475,构建了同时带有毕赤氏酵母木糖还原酶基因和瑞氏木霉木糖醇脱氢酶基因的重组酿酒酵母HX1。研究了重组酿酒酵母HX1对木糖的转化利用情况。     

木霉属7个中国新记录种（英文）

报道木霉属7个中国新记录种:厚木霉、地中海木霉、矩孢木霉、近渐绿木霉、多孢木霉、特里克木霉和渐绿木霉。厚木霉分离自上海;地中海木霉、矩孢木霉、多孢木霉和特里克木霉分离自新疆;近渐绿木霉和渐绿木霉分离自四川;结合ITS、tef1-α和形态学特征进行鉴定。     

康氏木霉基因组DNA提取方法的比较研究

采用3种常规DNA提取方法提取瑞氏木霉基因组DNA。结果表明:冷冻研磨CTAB法更适合此真菌DNA的提取,试剂盒提取的总DNA纯度和浓度也较高,但是价格昂贵,饱和酚抽提法提取的DNA浓度不高,且易有降解现象,不适合分子生物学操作的要求。     

辽宁木霉属(Trichoderma)真菌的形态分类研究

对采自辽宁省内14个地方的173份土样和植物组织材料进行分离,获得了54株Trichoderma菌株,采用形态学分类方法鉴定出12种木霉菌,分别是拟康氏木霉(Trichoderma pseudokoningii)、长枝木霉(T.longi-brachiatum)、粘绿木霉(T.virens)、卷曲木霉(T.spirale)、顶孢木霉(T.fertile)、粗壮木霉(T.strigosum)、长孢木霉(T.longipile)、钩状木霉(T.hamatum)、绿色木霉(T.viride)、康氏木霉(T.koningii)、深绿木霉(T.atroviri-de)和哈茨木霉(T.harzianum)。其中长孢木霉为中国新记录种,粗壮木霉和卷曲木霉为东北地区首次报道。文中列有辽宁省木霉属真菌的分种检索表,并附有各木霉菌的生境和分布。     

洞庭湖湿地木霉多样性及生防活性

【目的】了解湖南省洞庭湖湿地木霉种类及分布,丰富我国的木霉种质资源,为功能菌株筛选应用奠定基础。【方法】利用ITS序列比对分析结合形态学特征对分离到的木霉菌株进行种类鉴定,构建系统发育进化树分析其亲缘关系。通过菌丝生长速率法测定菌株的平板抑菌能力,根据水解带大小检测菌株的水解酶活性,利用灰色关联度分析筛选综合生防效果较好的木霉菌株。【结果】从52个土样和18个水样中分离得到114株木霉菌株,经鉴定分属16个木霉种类:哈茨木霉、绿木霉、刺孢木霉、土星孢木霉、钩状木霉、拟康宁木霉、短密木霉、深绿木霉、猥木霉、毛细木霉(中国新记录种)、长枝木霉、卵孢木霉、侧耳木霉、加纳木霉、厚木霉及一个疑似新种;哈茨木霉为洞庭湖湿地中的优势种,占总菌株数量的19.30%;16种木霉在系统发育树中归于7个进化支:Harzianum Clade、Virens Clade、Longibrachiatum Clade、Lutea Clade、Viride Clade、Hamatum Clade、Unknown Clade。灰色关联度分析表明,菌株TW21990、QT22040和QT22094的灰色关联度较高,分别为0.849 5、0.798 6和0.732 6,综合生防性状较好。【结论】洞庭湖湿地木霉具有种类多样性和分布多样性,发现了一个中国新记录种毛细木霉和一个疑似新种,哈茨木霉TW21990、长枝木霉QT22040和卵孢木霉QT22094是潜在的优良生防菌株。     

河北安国药用植物根区土壤木霉物种多样性

为探明安国药用植物根区土壤木霉Trichoderma spp.群落组成和物种分布,2017年7月在河北省安国市中药材种植基地选取麦冬Ophiopogon japonicus、半枝莲Scutellaria barbata和亚麻Linum usitatissimum等26种药用植物,采集根区0～30 cm土层土壤样品,采用形态特征结合r DNA ITS序列分析方法对木霉种类进行分类鉴定,探讨木霉属真菌群落组成、物种多样性以及土壤因子的生态功能。共分离鉴定出10种木霉,包括绿色木霉Trichoderma viride、深绿木霉Trichoderma atroviride、哈茨木霉Trichoderma harzianum、短密木霉Trichoderma brevicompactum、长枝木霉Trichoderma longibrachiatum、突里巴木霉Trichoderma turrialbense、贵州木霉Trichoderma guizhouense、猬木霉Trichoderma erinaceus、康宁木霉Trichoderma koningii和黄绿木霉Trichoderma aureoviride,其中优势种为绿色木霉、深绿木霉和哈茨木霉,分离频率分别为38%、18%和17%。金银花Lonicera japonica根区土壤木霉物种分离频率最高(15%),分离到绿色木霉、深绿木霉、哈茨木霉、贵州木霉和康宁木霉,其香农维纳指数最高(1.359),均匀度指数较小(0.845);甘草Glycyrrhiza uralensis分离频率次之(9%),分离到绿色木霉、哈茨木霉、长枝木霉和突里巴木霉,其香农维纳指数为1.330,均匀度指数为0.959;其他植物均分离到绿色木霉或深绿木霉,多样性指数较低,表明不同药用植物根区木霉群落组成差异显著。主成分分析发现,土壤磷酸酶、有机碳和速效氮是影响河北安国样地土壤理化性质的主要变量。深绿木霉与土壤脲酶和酸性磷酸酶显著正相关,哈茨木霉与土壤有机碳显著正相关,与速效磷显著负相关;短密木霉与植物种类和p H显著负相关,长枝木霉与速效氮正相关,表明土壤理化性质和植物对木霉分布有显著影响。方差分解表明木霉多样性主要受植物种类的影响。     

中国木霉属七个土生新种（英文）

报道了来自我国吉林、黑龙江、湖北、湖南、海南和四川省土壤中的木霉属7个新种:白绿木霉Trichoderma alboviride、长白山木霉T.changbaiense、聚梗木霉T.confertum、二型木霉T.dimorphum、密集木霉T.gregarium、霜状木霉T.pruinosum和黄木霉T.xanthum。基于形态学特征、培养特性和DNA序列(RNA聚合酶II亚基和翻译延长因子基因)分析的结果对其进行了详细的描述,比较并讨论了新种与相似种之间的区别。序列分析结果表明,白绿木霉和黄木霉位于Longibrachiatum分支,长白山木霉位于Semiorbis分支,聚梗木霉属于Harzianum分支,二型木霉属于Stromaticum分支,密集木霉是Strictipile分支的一员,霜状木霉位于Polysporum群(分支)。     

中国西南地区木霉属分类研究

从西南四省区(云、贵、川、藏)的土壤和其它样品中分离木霉301株,鉴定出9个木霉集合种(species aggregates) :哈茨木霉(Trichoderma harzianum Rifai),拟康氏木霉(T.pseudokoningii Rifai),长枝木霉(T.longibrachiatum Rifai),深绿木霉(T.atrovirideBissett),桔绿木霉(T.citrinoviride Bissett),绿色木霉(T.viride Pers.ex S.F.Gray),钩状木霉(T.hamatum(Bon)Bain),康氏木霉(T.koningii Oud.)以及黄绿木霉(T.aureoviride Rifai)。从各个样点收集的42种不同作物和其它植被土样中都分离到木霉;土样pH值为4—8.5,海拔300—5400m。以哈茨木霉和拟康氏木霉出现频率最高,分别为28.5%和21.1%,似为西南地区木霉优势种群,而绿色木霉、钩状木霉和深绿木霉很少分离到。这样的种群结构可能与西南地区气候和采样季节有关。     

我国河北、浙江、云南及西藏木霉种记述

对从中国河北、浙江、云南及西藏分离的72个木霉菌株进行了鉴定和分类学研究。采纳Gams&Bissett(1998)及Kullnig—Gradinger et al.(2002)的分类观点,鉴定出木霉属的12个种, 其中包括8个已知种:深绿木霉T.atroviride,桔绿木霉T.citrinoviride,哈茨木霉T.harzianum, 康宁木霉T.koningii,长枝木霉T.longibrachiatum,中国木霉T.sinensis,绿木霉T.virens和绿色木霉T.viride;4个我国新记录种是:木霉组(Trichoderma section)的棘孢木霉T.asperellum及粗梗组(Pachybasium section)的淡黄木霉T.cerinum,螺旋木霉T.spirale和茸状木霉T.velutinum。     

瑞氏木霉外源基因表达系统中受体菌株的改造

将解除了葡萄糖阻遏的纤维素酶高产菌株瑞氏木霉TrichodermareeseiRutC30经EMS诱变后,在酪蛋白平板上筛选出部分蛋白酶缺陷突变菌株T.reeseiRutC30M3。RutC30M3的胞外蛋白酶活力比亲本株降低约74%,但生长特性、产纤维素酶活力等性状与亲本株相同。用携带潮霉素磷酸转移酶基因(hph)的表达质粒pAN7-1分别转化瑞氏木霉RutC30和RutC30M3原生质体,转化结果显示RutC30M3(pAN7-1)对潮霉素的抗性比RutC30(pAN7-1)提高约20%,而Northernblot分析结果显示在两菌株中潮霉素基因转录水平相似,由此证明宿主菌蛋白酶缺陷对保护重组蛋白免于降解有明显作用。蛋白酶缺陷菌株RutC30M3适于作为瑞氏木霉外源基因表达系统中的受体菌株用于大量生产同源与异源蛋白。     

绿色木霉对小球藻细胞壁的酶解作用

【目的】探讨绿色木霉分泌液能否分解小球藻细胞壁。【方法】用海藻酸钠和氯化钙固定绿色木霉,游离绿色木霉和固定化绿色木霉分别培养一段时间,离心培养液,用分光光度计法检测上清液中纤维素酶活性。在上清液中加入浓缩的小球藻悬浮液,用显微镜计数细胞壁破碎的小球藻。【结果】绿色木霉能同时分泌内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶及β-1,4葡萄糖苷酶3种纤维素酶,其中外切葡聚糖酶活性最高。固定化绿色木霉反复使用5次后,分泌的纤维素酶活性能保持到初次的67.4%。市售纤维素酶、游离绿色木霉、固定化绿色木霉初次及第5次分解小球藻细胞壁的效率分别为47.3%、86.5%、81.5%、52.1%。【结论】市售纤维素酶、游离绿色木霉、固定化绿色木霉都能分解小球藻细胞壁,其中固定化绿色木霉因可重复使用,具有潜在的应用前景。     

木霉属产生无色子囊孢子的四个新种（英文）

对来自华中地区的木霉属标本进行了形态解剖、培养特性和序列分析相结合的综合研究,发现该属的4个新种,将其命名为喜温木霉Trichoderma thermophilum、华中木霉T.centrosinicum、大孢木霉T.grande和柠檬黄木霉T.limonium。对新种的菌落形态、有性阶段和无性阶段的特性进行了详尽描述和图示,并对它们与相似种之间的区别分别进行了比较和讨论。序列分析的结果表明,喜温木霉和华中木霉属于Longibrachiatum分支,大孢木霉和柠檬黄木霉属于Brevicompactum分支。首次报道和描述了中国木霉T.sinensis的有性阶段,并指定其附加模式。     

土壤中木霉的分离及其对毒死蜱降解特性研究

为挖掘保护地土壤中的能降解毒死蜱的木霉资源,从长期污染的土壤中共分离6个不同木霉菌株,通过形态学特征和ITS r DNA序列对各菌株进行鉴定,6个菌株分别为哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、绿色木霉(T.viride)、康宁木霉(T.koningii)、拟康宁木霉(T.koningiopsis)、长枝木霉(T.longibrachiatum)和短密木霉(T.brevicompactum)。选择降解活性最高的长枝木霉TC5菌株,测定各种条件下对毒死蜱的降解特性。结果表明,木霉TC5在中性或偏碱性条件下对毒死蜱具有更好的降解活性;添加碳源或提高木霉的接种浓度,能提高对毒死蜱的降解活性;在50-300 mg/L范围内,随毒死蜱浓度升高,木霉的降解活性也明显提高。盆栽试验中木霉TC5对毒死蜱保持较强的降解活性,但在自然土壤中降解活性显著低于在灭菌土壤中。分离的木霉菌株在土壤农药污染修复方面具有应用开发潜力。