希瓦氏菌(Shewanella marinintestina MCCC 1A01703)二十碳五烯酸生物合成基因簇的钓取及鉴定

希瓦氏菌(Shewanella marinintestina MCCC 1A01703)是从海洋动物肠道分离得到的1株产二十碳五烯酸(Ecicosapentaenoic acid,EPA)的海洋细菌。利用PCR方法、Overlap PCR及Gibson Assemble技术克隆该菌中包含pfaA、pfaB、pfaC和pfaD的EPA生物合成基因簇,全长18.4 kb。序列分析表明所钓取的合成基因簇与来自希瓦氏菌SCRC-2738的EPA合成基因簇有88%的相似度,均编码聚酮合酶。以构建的低拷贝表达载体pACYC-Trc为骨架,通过Gibson Assemble技术构建EPA基因簇表达质粒pLYSCY03。钓取大肠埃希菌(Escherichia coli DH5α)细胞中的entD基因,克隆至表达载体pTrc99a中,构建成为重组质粒pLYSCY01。将两个表达质粒同时导入大肠埃希菌(Escherichia coli DH5α)中,获得产EPA的工程菌株。结果表明,希瓦氏菌中含有EPA聚酮生物合成基因簇,大肠埃希菌(Escherichia coli DH5α)中的entD基因可以替代pfaE基因与钓取的EPA合成基因协同合成EPA。     

紫色杆菌素基因工程菌的构建与生产途径调控机制的研究进展

紫色杆菌素是微生物以色氨酸分子为前体物质氧化缩合得到的一种非水溶性次级代谢产物,不仅可用做染色剂,还具有抗肿瘤、抗菌、抗病毒及抗氧化等生物活性。目前,虽然Chromobacterium violaceum、Janthinobacterium lividum和Pseudoalteromonas luteoviolacea等被证实具有紫色杆菌素合成能力,由于紫色杆菌素合成机制复杂,涉及多酶级联反应,而且野生型菌株易形成无色突变体,导致紫色杆菌素产量不高,因此现阶段主要采取合成生物学和代谢工程手段在微生物宿主中进行异源生产。本文从紫色杆菌素合成基因簇的多样性、基因工程菌的构建以及工程菌生产途径的调控机制三方面具体介绍紫色杆菌素生产菌的构建及生产途径调控方面的研究进展,以期从微生物资源及基因来源等方面改善微生物菌株的紫色杆菌素生产能力,提出进行途径工程的调控策略,为实现紫色杆菌素产量规模化提供思路。     

一株连香树根际促生细菌LWK2的分离鉴定及其全基因组序列分析

【背景】植物根际促生细菌是一类位于植物根际并能对植物生长产生促进作用的有益菌,在微生物肥料领域具有重要的应用价值。【目的】对濒危植物连香树根际的植物根际促生细菌进行分离筛选和连香树接种效应评价,挑选对连香树生长促进作用最为显著的菌种进行促生特性分析、菌种鉴定及全基因组序列测定与促生相关基因分析。【方法】利用相应筛选培养基对连香树根际土壤中解有机磷、溶无机磷和解钾细菌进行分离筛选,通过根际接种验证各菌株对连香树实生苗的促生能力。从中选取促生作用最为显著的细菌,进行解钾能力、产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)和1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylate,ACC)脱氨酶能力测定。利用菌体形态观察、16S rRNA基因序列分析及全基因组序列的平均核苷酸一致性比对进行菌种鉴定。最后利用基因组功能注释和比较基因组学分析对该菌株中的植物促生及重金属抗性相关基因进行解析。【结果】从连香树根际土壤中共筛选得到3株解有机磷细菌、2株溶无机磷细菌和2株解钾细菌,其中解钾细菌LWK2对连香树实生苗的生长促进作用最为显著。该菌株能够产...     

一株具有广谱抗菌活性炭样小单孢菌的全基因组序列测定

【目的】炭样小单孢菌JXNU-1是一株具有广谱抗菌活性的放线菌,研究揭示该菌的基因组序列信息。【方法】采用高通量测序技术对炭样小单孢菌JXNU-1的基因组DNA测序,利用SOAPdenovo软件组装,人工PCR修补基因组部分缺口,然后进行生物信息学分析。【结果】对炭样小单孢菌JXNU-1的全基因组序列进行了测定和注释,得到基因组精细图,相关序列已提交GenBank,获得登录号为JXSX00000000。【结论】研究为揭示炭样小单孢菌JXNU-1抗生素产生机制及其抗菌机理提供了基础数据,对进一步研发其抗生素具有重要的理论意义和巨大的应用价值。     

活性污泥菌胶团/生物絮团形成菌的分离鉴定及基因组分析

从云南省泸西县的污水处理厂分离到一株菌胶团形成菌YN12,经过鉴定与象牙白伪杜擀氏菌(Pseudoduganella eburnea)10R5-21T模式株具有较近的亲缘关系,属于同一物种。为揭示该菌株与其他活性污泥细菌间菌胶团形成机制及碳源利用方面的异同,对该菌株进行全基因组测序、组装、注释及比较基因组学分析。结果表明:P. eburnea YN12株基因组大小约为5934 kb, G+C含量为63.9%,包含5313个蛋白质编码序列,具有与喜树脂动胶菌(Zoogloea resiniphila)MMB株、解叔丁醇水居菌(Aquincola tertiaricarbonis)RN12株及解壳聚糖松江菌(Mitsuaria chitosanitabida)XHY-A6株相似的胞外多糖生物合成途径、PrsK-PrsR双组分系统和PEP-CTERM胞外蛋白家族,共同介导和调控的菌胶团形成机制。与后者相比,菌株YN12中胞外多聚物(Extracellular polymeric substances, EPS)形成相关基因集中在大小约为72 kb的大型基因簇上,且能吸收利用的碳源特别是单糖、...     

一株烟草青枯雷尔氏菌烈性噬菌体RS-PⅡ-1的分离及全基因组分析

分离鉴定一株侵染烟草青枯雷尔氏菌的烈性噬菌体,观察其形态特征,并进行全基因组测序与分析,为采用噬菌体疗法防治烟草青枯病提供技术储备。以烟草青枯菌TB15-15为宿主菌,从土壤中筛选分离得到噬菌体;分离得到的噬菌体经纯化浓缩,采用透射电子显微镜观察其形态特征;提取噬菌体DNA,进行全基因组高通量测序,分析其全基因组的结构特征,比较基因组分析明确其进化关系。以TB15-15为宿主菌,从长期种植烟田土壤中分离得到一株青枯雷尔氏菌烈性噬菌体。电镜观察显示,该噬菌体属于有尾噬菌体目、短尾噬菌体科。基因组全长42 042bp,GC含量为63.2%,含有46个开放阅读框,比较基因组分析确定该噬菌体为一株新的青枯雷尔氏菌烈性噬菌体,命名为RS-PⅡ-1。以烟草青枯菌为宿主菌,分离到一株新的青枯雷尔氏菌烈性噬菌体RS-PⅡ-1,明确了其形态和基因组特征,为防治青枯病的噬菌体疗法奠定基础。     

一株黄瓜根际促生菌的筛选、鉴定及其发酵特性

Salkowski比色法评价菌株发酵产吲哚乙酸(IAA)的能力;采用平皿、盆栽方法检测菌株的促生能力;对典型菌株生理生化测定及16S rRNA基因序列系统发育分析,初步确定菌株的分类地位;进一步采用正交设计探索不同碳源、氮源对菌株产IAA的影响。结果表明从黄瓜植株根部分离得到菌株18株,其中8株为产IAA菌株。菌株SGM7产IAA能力最强,产量达23.59 mg/L;1%SGM7菌悬液对盆栽黄瓜幼苗有明显促生效果(P0.05);初步鉴定SGM7为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus);其最适产IAA发酵培养基配方为:蛋白胨1%、玉米粉2%、麸皮0.25%、硫酸铵0.05%、硝酸钾0.05%;其发酵液IAA产量高达35.87 mg/L。     

一株根际放线菌的分离鉴定及其生物活性初探

从四川重庆药用植物蒿本根际土中分离到一株放线菌I06-02658,该菌株的发酵产物具有Caspase7抑制活性。菌株I06-02658在供试培养基上生长良好,形成丰富的基内菌丝,颜色从乳白到肉粉。在部分供试培养基上形成丰富的气生菌丝,产生浅黄至浅粉色可溶性色素。系统发育、化学分类特征、形态特征、生理生化特性等分析表明菌株I06-02658是糖霉菌属(Glycomyces)的一个菌株。     

水肥菌一体化番茄基质栽培系统青枯病病株和健株根际微生物群落结构的差异

[目的]探究水肥菌一体化基质栽培系统番茄青枯病害发生与根际群落结构的相互关系.[方法]通过田间病情调查,统计番茄青枯病发病率和病情指数,进而利用高通量测序技术比较分析感染青枯病和健康番茄植株根际基质细菌群落结构多样性和组成.[结果]番茄植株在生殖生长期(移栽后60 d)的发病率(6.17％)和病情指数(5.11)均大于...     

强化龙葵富集镉根际促生菌的分离、筛选与鉴定

【背景】植物-微生物联合修复土壤重金属污染日渐兴起,获取与超富集植物高效互作的微生物是实现联合修复技术进步的关键。龙葵在镉农田污染修复中广泛应用。【目的】筛选可促进龙葵生长及富集镉的耐镉根际促生菌。【方法】从龙葵根际土分离耐镉菌株,筛选具有良好促生特性的菌株,水培试验考察镉胁迫下菌株对植物生长及镉富集能力的影响,确定可促进龙葵生长及富集镉的微生物菌株,通过生理生化特性和16S rRNA基因序列分析进行菌株的初步鉴定。【结果】分离得到NT1、AXY1、AW2和AW1四株强化龙葵富集镉促生菌,经鉴定分别为Lysinibacillus sp.、Beijerinckia fluminensis、Achromobacter animicus和Herbaspirillum huttiense。上述菌株均可有效促进龙葵生长,增加其株高和干物质积累,提高地上部镉富集量。其中,NT1可使株高、地上部干重分别增加31.33%和62.65%,AW2可使地上部镉富集量增加37.29%。【结论】筛选所得菌株可为提高植物修复效率提供实践依据,为研制田间施用生态功能菌剂做铺垫,用于农田镉污染的微生物-龙葵联合原位修复。     

珠江口沉积物来源链霉菌SCSIO 40020中bafilomycins的鉴定及其生物合成基因簇的异源表达

【目的】从珠江口沉积物来源的菌株SCSIO40020中分离bafilomycins,并对其生物合成基因簇进行克隆和异源表达研究。【方法】通过分析菌株SCSIO 40020的16S rRNA基因序列并构建系统发育树以鉴定菌种,以柱层析法和制备色谱法对次级代谢产物进行分离纯化,借助波谱学手段完成单体化合物的结构鉴定,采用生物信息学分析定位bafilomycins的生物合成基因簇,通过筛选菌株SCSIO 40020基因组的细菌人工染色体文库和接合转移将bafilomycins生物合成基因簇导入3种链霉菌进行异源表达,利用高效液相色谱检测异源表达菌株的发酵产物。【结果】菌株SCSIO 40020被鉴定为链霉菌属菌株,从其发酵产物中分离鉴定了2个单体化合物bafilomycinsA1和D。克隆了链霉菌SCSIO40020中bafilomycins的生物合成基因簇并推导了其生物合成途径,在3种链霉菌中表达产生了bafilomycins。【结论】从珠江口环境中获得了一株产生bafilomycins的链霉菌SCSIO 40020,成功建立了该菌株次级代谢产物生物合成基因簇的异源表达体系,并首次在链霉菌...     

植物内生链霉菌Streptomyces sp. SAT1的基因组测序和比较基因组分析

【背景】一直以来,链霉菌都是活性物质的主要生产者,近年来随着抗生素滥用引起的环境和微生物抗药性问题越发严重,挖掘高效生物防治因子和新型抗生素成为了解决以上问题的重要手段。【目的】通过获得植物内生链霉菌SAT1全基因组序列和次级代谢基因簇信息,利用比较基因组学和泛基因组学分析SAT1菌株的特殊性以及与其他链霉菌的共性,为阐明SAT1抑菌和内生机制提供理论基础,为揭示链霉菌的生态功能提供可靠数据。【方法】通过三代测序平台PacBio Sequel完成SAT1基因组测序,利用生物信息学技术进行注释和功能基因分类;分别利用RAxML和PGAP软件进行系统发育树的构建和泛基因组分析;次级代谢基因簇的预测和分析通过antiSMASH网站完成。【结果】获得SAT1菌株的全基因组完成图,该菌线性染色体长度约7.47 Mb,包含有4个质粒,GC含量近73%,共预测到7 550个蛋白编码基因,含有37个次级代谢基因簇,分属29个类型,其中默诺霉素基因簇与加纳链霉菌具有较高相似性。42株代表链霉菌中,单个菌株次级代谢基因簇数量为20-55个,主要类型为PKS类、Terpene类和Nrps类,而且含有大量杂合基因簇,各个菌株中特有基因数目较为庞大。【结论】链霉菌SAT1菌株在基因组特点以及次级代谢基因簇的数量和类型上与其余41株链霉菌具有一定的共性,其中潮霉素B基因簇和默诺霉素基因簇合成的相关物质可能与SAT1抑菌活性密切相关。42株链霉菌中次级代谢基因簇数量的多少与基因组大小成正相关,同时大量杂合基因簇以及庞大的特有基因数目的存在说明链霉菌在长期进化过程中存在了很高程度的水平基因转移现象,可能具有重要的生态功能。     

白菜CesA基因家族鉴定及表达模式分析

为探究CesA基因家族在白菜生长发育及纤维素合成过程中的作用机制,该文通过生物信息学的方法,以白菜的全基因组序列为研究区域,进行理化特征、基因结构、进化特征、保守基序及结构域、顺式作用元件和组织表达等鉴定分析。结果表明:(1)共鉴定出16个编码纤维素合成酶亚基的CesA基因,该家族成员所编码蛋白的理论等电点为4.76～9.12,相对分子量为17.76～122.67 kD,长度为153～1 089 aa。(2)15个基因不均匀地分布于白菜的7条染色体上,Bra036008定位于scaffold上。(3)大部分成员包含4～14个外显子,1～11个保守基序。(4)该家族具有保守的DDD-QXXRW 保守功能域。(5)该家族编码蛋白主要分布在质膜上,二级结构以无规则卷曲与α-螺旋为主,多数成员都含有CesA蛋白典型的N端、C端和跨膜区。(6)CesA基因在茎中表达量相对较高,其中Bra011865、Bra023952和Bra029874在茎、叶、花中显著表达。该研究结果为后续深入研究CesA基因功能以及白菜生长发育研究奠定了基础。     

基于三代测序的大秃马勃的rDNA ITS鉴定及其基因组生物信息学分析

[背景]马勃是著名的传统可食用药用真菌,具有多种药理作用,包括抗菌、抗炎、止咳、抗肿瘤和抑制细胞增殖等.目前关于马勃的研究多集中在活性物质的分离提取及其药理药效上,而对马勃基因组遗传信息知之甚少.[目的]获得马勃真菌的基因组遗传信息,挖掘潜在具有工业应用价值的功能基因.[方法]联合使用Illumina二代测序技术和Pa...     

芥菜WOX基因家族的全基因组鉴定与分析

WUSCHEL相关-同源盒(WUSCHEL related-homeobox, WOX)基因家族是一类植物特有的转录因子基因家族,在植物的生长发育过程中发挥重要作用。本研究利用芥菜(Brassica juncea)基因组数据,通过HUMMER、Smart等软件进行检索筛选,共鉴定出51个WOX基因家族成员。利用Expasy在线软件对这些家族成员的蛋白质分子量、氨基酸序列长度、等电点等进行分析,并利用生物信息学软件对芥菜WOX基因家族进化关系、保守区域、基因结构等进行系统性分析,将芥菜WOX基因家族分为古老支、中间支和WUS支/现代支3个亚家族。结构分析表明,同一亚家族内的WOX转录因子家族成员的保守结构域的种类、组织形式以及基因结构具有高度的一致性,而不同亚家族之间呈现一定的多样性。51个WOX基因不均匀分布于芥菜18条染色体上,这些基因的启动子大多含有响应光、激素和非生物逆境胁迫相关的顺式作用元件。利用转录组数据和实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative PCR, qRT-PCR)分析发现,芥菜WOX基因的表达具有时空特异性,其中B...     

一株鳢源鰤诺卡氏菌致病性与全基因组分析

【背景】鰤诺卡氏菌是一种典型的条件致病菌,感染鳢、鲈等多种名优鱼类,易造成存在机体损伤或免疫机能下降的鱼持续性感染,给水产养殖业造成了巨大损失。【目的】了解临床分离鳢源鰤诺卡氏菌对乌斑杂交鳢（斑鳢♀×乌鳢♂）的致病性,并从全基因组层面了解该病原菌的基因组和致病因子信息,为鰤诺卡氏菌后续病原学及鰤诺卡氏菌病防治技术和疫苗的开发研究提供有利的数据支撑。【方法】鰤诺卡氏菌NK201610020通过回归感染试验和发病鱼靶器官组织病理分析,了解鰤诺卡氏菌的毒力和病理特征。通过对试验菌进行全基因组测序和比较基因组学分析,挖掘该菌的基因组与毒力特征。【结果】回归感染试验结果显示,除1.5×10³组外,其余5个感染组致死率高达90%,LD₅₀为1.079×10³ CFU/mL,说明试验菌毒力较强。组织病理学观察到肝、脾、肾呈现严重的病理损伤,而且有肉芽肿结构形成。试验菌全基因组测序发现,全基因组大小为8294329bp,GC含量为68.10%,共预测到编码基因7812个。比较基因组学分析发现,不同地区不同宿主来源鰤诺卡氏菌在基因组基础特...     

六种海桑属红树植物根际真菌特征及其影响因子

真菌多样性是植物根际生态系统的重要构成与植物健康稳定的重要指标。海桑属是红树林的先锋物种,采用真菌ITS1区高通量测序方法,分析了六种海桑属红树根际真菌的组成和多样性,结合土壤理化性质探讨影响不同植物根际真菌群落组成差异的因素。结果显示,根际真菌隶属于7门、96科、155属,子囊菌门作为优势菌门在海桑属不同红树中相对丰度无显著差异,都超过27%,但次优势的担子菌门丰度含量有差异;属水平上,优势菌属的丰度含量不同,曲霉属在卵叶海桑的丰度最高(29.57%),在海南海桑最低(3.47%)。六种红树植物根际存在特有的代表类群,如无瓣海桑的马拉色菌(9.31%)和毛腐菌属(10.05%),海南海桑中的Talaromyces(19.61%)和Acremonium(13.58%)。比较多样性指数Simpson和Shannon,发现拟海桑是六种植物中丰度最高的,卵叶海桑最低。RDA分析发现子囊菌门与全磷含量呈显著负相关,担子菌门与速效钾呈明显正相关。六种海桑属红树植物根际核心物种分析表明,优势真菌类群曲霉属和一些低丰度的真菌类群,通过降解有机质参与碳循环,对根际土壤生态系统的稳定起重要作用。六种海桑...     

甘蓝型油菜BnFLA基因的克隆及表达分析

利用同源克隆法从甘蓝型油菜中获得了1个类成束阿拉伯半乳聚糖蛋白基因(FLA),命名为BnFLA。BnFLA基因开放阅读框长为1 200bp,编码399个氨基酸,分子量为42 885.9Da,等电点为6.37。预测的BnFLA蛋白包含N-端信号肽、2个AGP-like结构域、2个fasciclin-like结构域和C-端GPI-anchor序列。系统进化分析表明BnFLA氨基酸序列与BrFLA17和AtFLA2进化关系较近,一致性分别为98%和87%。qRT-PCR分析表明,BnFLA基因在油菜各组织均有表达,并以下胚轴中表达量最高,其次为子叶,茎秆中表达最少;BnFLA基因的表达受到GA3、BR、IAA、ABA和NaCl的诱导,但受6-BA、蔗糖、低温和PEG抑制。研究认为,油菜中BnFLA基因可能参与激素信号转导途径和非生物胁迫应答。     

羽衣甘蓝裂叶相关性状遗传分析

以羽衣甘蓝圆叶自交系‘0835’和裂叶自交系‘0819’为亲本,调查P1、P2、F1、F2群体莲座期4个裂叶相关性状表型数据,运用‘四世代主基因+多基因’遗传模型,对叶长、叶宽、叶形指数、叶缘缺刻数4个叶形相关性状进行遗传分析,探讨羽衣甘蓝裂叶相关性状的遗传规律,为羽衣甘蓝裂叶性状遗传、QTL定位及新品种选育奠定基础。结果表明:(1)4个性状均存在一定的杂种优势,其中叶缘缺刻数中亲优势达显著水平,4个性状均存在负向超亲优势。(2)叶长和叶宽均符合E-4模型,即由2对等加性主基因+加性-显性多基因共同控制;叶长主基因遗传率为83.80%,多基因遗传率为1.05%;叶宽主基因遗传率为22.28%,多基因遗传率为61.92%。(3)叶形指数和叶缘缺刻数均符合E-1模型,即由2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制;叶形指数主基因遗传率为93.73%,多基因遗传率为2.59%;叶缘缺刻数主基因决定了表型变异的91.18%。