生防菌Bs-916 合成脂肽类化合物Bac操纵子突变株构建及功能

摘要：生防枯草芽孢杆菌Bs-916对水稻纹枯病有很好的防治效果。【目的】明确其合成脂肽类化合物操纵子Bac功能,为遗传改良提高Bs-916防效奠定基础。【方法】采用同源重组方法成功更换Bac内源启动子为组成性表达强启动子和插入失活Bac启动子,分别得到突变株BGG104和BGG105。突变株生物学活性测定结果表明：BGG104上清液相对Bs-916上清液对几种病原真菌毒力,血红细胞的溶血能力都显著提高;而BGG105则显著降低。采用6 mol/L盐酸沉淀及甲醇抽提方法从Bs-916和突变株培养液中制备脂肽     

苏云金芽胞杆菌spoIIID基因缺失突变株的特点

摘要：【目的】构建苏云金芽胞杆菌spoIIID基因缺失突变株,并研究其与出发菌株的表型及性质差异。【方法】采用基因同源重组技术敲除了苏云金芽胞杆菌HD-73菌株中的spoIIID基因,构建了spoIIID缺失突变株,测定生长曲线,并通过扫描电子显微镜观察,芽胞计数分析及SDS-PAGE 蛋白电泳比较突变株与出发菌株的差异。构建遗传互补菌株,观察菌株性状的回复情况。【结果】通过温敏载体同源重组敲除技术获得了苏云金芽胞杆菌HD-73菌株spoIIID基因缺失突变株,生长曲线测定表明,突变株较出发菌株在平稳期后期生长较缓和;扫描电子显微镜观察和芽胞计数分析显示,突变株基本丧失了形成芽胞的能力,但依然形成晶体。SDS-PAGE结果显示,在 SSM培养基中,突变株对伴胞晶体蛋白的形成量影响并不显著;在营养较富集的Luria-Bertani培养基中,突变株中伴胞晶体蛋白的形成量较野生型和互补株明显降低。利用载体pHT315携带spoIIID操纵子互补突变株,互补株恢复了产生晶体和芽胞的能力。【结论】本研究证明spoIIID基因是苏云金芽胞杆菌芽胞形成所必需,同时与晶体蛋白的表达相关。     

双组份系统YvcPQ抑制苏云金芽胞杆菌的芽胞形成

【目的】探究双组份系统YvcPQ影响芽胞形成的机制。【方法】利用β-半乳糖苷酶活性实验验证YvcP对芽胞形成抑制因子KapD的调控作用;通过无痕基因敲除并分别比较突变株与出发菌株的芽胞产率,研究YvcPQ及KapD对芽胞形成的影响;应用细菌单杂交实验、EMSA实验和实时荧光定量PCR技术探究转录调控因子AbrB对yvcPQ操纵子的转录调节。【结果】YvcP可以正调控kapD的表达,从而抑制芽胞形成;yvcPQ不能受YvcP的自调控,而是受AbrB转录激活。【结论】调控因子AbrB能够通过正调控yvcPQ操纵子的转录来提高细胞内YvcP的含量,进而增强YvcP对芽胞形成抑制因子编码基因kapD的表达,最终抑制芽胞的形成。     

苏云金芽胞杆菌sigK 基因插入失活突变体的特点及其对cry3A基因启动子活性的影响

摘要: 【目的】构建苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt) sigK 基因插入失活突变体,分析突变体特点并明确其对cry3A 基因启动子的影响。【方法】采用同源重组技术在苏云金芽胞杆菌HD-73 菌株sigK 基因中插入卡那霉素抗性基因,构建了sigK 基因插入失活突变体。通过生长曲线测定、扫描电子显微镜观察晶体、芽胞形成情况和芽胞计数及SDS-PAGE 等方法分析了突变体的特点; 构建了遗传恢复菌株对上述性状进行了功能验证; 利用启动子融合lacZ 技术检测了cry3A 基因启动子的转录活性。【结果】获得了苏云金芽胞杆菌HD-73 菌株sigK 基因突变体,生长曲线测定表明,突变体较出发菌株在稳定期后期生长较慢; 扫描电子显微镜观察和芽胞计数分析显示,突变体丧失了形成芽胞和晶体的能力; SDS-PAGE 分析表明突变体中伴胞晶体蛋白的表达量明显低于出发菌株和恢复菌株。利用载体pHT315 携带sigK 基因及其启动子在突变株中表达,所获得的遗传恢复菌株恢复了突变株产生芽胞和晶体的能力; sigK 基因的突变可以提高cry3A 基因启动子在产胞后期的转录活性,对cry3A 启动子指导的Cry 蛋白表达量没有显著影响。【结论】本研究证明sigK 基因为苏云金芽胞杆菌芽胞形成所必需,并影响伴胞晶体蛋白的产量; sigK 基因功能的丧失有利于cry3A 基因启动子在产胞后期的转录。     

M60家族肽酶参与调控蜡质芽胞杆菌AR156防治南方根结线虫病的作用机制

【背景】南方根结线虫(Meloidogyne incognita)寄主范围广泛,能侵染茄科、豆科、葫芦科等蔬菜,对世界农业生产造成了严重危害,每年造成的损失可高达数百亿美元。蜡质芽胞杆菌(Bacillus cereus) AR156是一种革兰氏阳性杆状细菌,对于南方根结线虫引起的土传病害有较好的防治效果,并且已经完成了全基因组测序。【目的】了解AR156对南方根结线虫的生防机理,寻找与生防功能相关的基因,进行遗传功能基因的分析。【方法】构建蜡质芽胞杆菌AR156 miniTn10随机插入突变体文库,通过对南方根结线虫致死率和温室防病试验进行筛选,找到与AR156生防能力相关的突变体,鉴定相关功能基因,并对产蛋白酶活性、定殖能力、生物膜形成和游动性等方面进行检测。【结果】与AR156野生型相比,转座子插入位点在M60家族肽酶的突变体BC41产蛋白酶活性下降,植物根围定殖能力减弱,生物膜形成能力和游动性受到影响,从而导致其防治南方根结线虫的能力降低。【结论】通过对生防相关功能基因的分析,初步明确M60家族肽酶在蜡质芽胞杆菌AR156防治南方根结线虫的过程中发挥重要作用。     

荧光假单胞菌2P24中opgGH基因影响抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚的产生

【目的】抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚(2,4-diacetylphloroglucinol,2,4-DAPG)是生防菌株荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens) 2P24防治植物病害的关键因子,然而对2,4-DAPG生物合成的调控通路并未完全解析。【方法】前期利用Tn5随机突变的方法获得一株对棉花立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)拮抗能力完全丧失的突变菌株W3,本研究利用基因互补等方法研究该突变体中被破坏的基因对菌株2P24分泌2,4-DAPG和其他生防相关性状的影响。【结果】Tn5插入位点及其序列分析表明突变菌株W3中Tn5破坏了opgG基因。鉴于opgG和opgH基因组成操纵子,利用同源重组技术构建了opgGH内缺失突变菌株。与野生菌株2P24相比,opgGH突变菌株中2,4-DAPG的产量显著降低。对其他生防相关性状的检测发现,突变opgGH基因并不影响群体感应系统(quorum sensing,QS)信号分子的产生、氢氰酸的产生以及生物膜的形成,但可抑制菌株2P24的游动性。转录融合实验进一步表明opgGH基因并不调控gacA基因及其调控...     

枯草芽孢杆菌C-D6对辣椒炭疽菌附着胞形成的抑制作用研究

【目的】研究枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) C-D6菌株对辣椒炭疽菌(Colletotrichum capsici)附着胞形成的抑制作用,探索炭疽病生物防治的新途径。【方法】通过对峙培养测定C-D6菌株的抗菌活性,应用摇瓶培养结合生物测定筛选产生抗菌活性成分的最适培养基,采用硫酸铵分级沉淀、Sephadex G-75凝胶柱层析和阴离子交换层析对抗菌蛋白进行分离纯化,应用聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白分子量。【结果】C-D6菌株在PDA平板上对辣椒炭疽菌显示明显的抑制作用,其YPD培养液能完全抑制该菌的附着胞形成。摇瓶培养的结果显示C-D6菌株产生抗菌活性物质的最适培养基为YPD培养基。C-D6菌株在该培养基中培养14 h后,所形成的活性物质可完全抑制辣椒炭疽菌的附着胞形成。从该菌的YPD培养液中分离获得一个分子量为32 kD,能明显抑制辣椒炭疽菌附着胞形成的抗菌蛋白。【结论】C-D6菌株的生防特征显示该菌株对防治辣椒炭疽菌引起的炭疽病具有潜在的应用价值。     

苏云金芽胞杆菌Sigma H对芽胞形成的影响

【目的】检测苏云金芽胞杆菌HD73中的转录调控因子Sigma H(σ~H)对spo0A基因转录的调控作用;异源表达纯化Sigma H蛋白,验证其对spo0A基因启动子的直接结合;检测sigH基因的缺失对苏云金芽胞杆菌HD73芽胞形成和晶体蛋白产生的影响。【方法】通过测定spo0A基因启动子指导的β-半乳糖苷酶活性评价spo0A基因在苏云金芽胞杆菌HD73野生型和sigH缺失突变体中的转录水平;通过PCR扩增苏云金芽胞杆菌HD73的sigH基因并插入到表达载体pET21b上,将质粒转入到表达菌株BL21(DE3)中,得到重组菌株BL21 (pETsigH);利用镍柱亲和纯化和阴离子交换纯化得到纯化的Sigma H蛋白;通过凝胶迁移实验(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)验证Sigma H蛋白与spo0A基因启动子的直接结合;通过显微镜观察、活芽胞计数的方法对突变株HDΔsigH进行表型特征分析。【结果】sigH缺失后,spo0A基因转录活性降低;在大肠杆菌中正确表达并纯化出大小约为28kDa的Sigma H-His蛋白;EMSA结果表明纯化后的Sigma H-His蛋白可与spo0A基因启动子结合;镜检和活芽胞计数结果表明突变株HDΔsigH无法产生芽胞和蛋白晶体。【结论】Sigma H蛋白通过与spo0A基因启动子结合直接调控spo0A基因的表达且sigH基因的缺失阻断了苏云金芽胞杆菌中芽胞和晶体蛋白的产生。     

一株西瓜枯萎病生防菌的鉴定与田间防效

【背景】西瓜枯萎病是由尖孢镰孢菌西瓜专化型(Fusarium oxysporum f. sp. niveum)引起的土传病害,是西瓜最为严重的病害之一。利用拮抗微生物抑制病原菌繁殖,降低其危害程度,已成为西瓜枯萎病防控领域的研究热点。【目的】筛选对西瓜枯萎病病原菌具有拮抗作用的菌株,并探究其抑菌作用,为有效防控西瓜枯萎病提供生防资源。【方法】从西瓜的根围土中分离细菌,采取平板对峙及温室生测的方法筛选生防菌,通过形态学及gyr B基因序列同源性分析对生防菌株进行鉴定;采用鉴别性培养基测定生防菌的拮抗因子(纤维素酶、蛋白酶、几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶);测定生防菌发酵液对西瓜枯萎病菌孢子萌发及菌丝生长的影响;于田间条件下检测该菌株防治西瓜枯萎病的效应。【结果】筛选到了一株对西瓜枯萎病具有防治效果的拮抗菌株SFJ11,经鉴定该菌株为解淀粉芽胞杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)。该菌株可以分泌蛋白酶和纤维素酶,其20%的发酵液几乎能完全抑制西瓜枯萎病菌菌丝的生长,对孢子萌发的抑制率为95%,田间防治效果最高可达78%。【结论】菌株SFJ11对西瓜枯萎病具有较强的生防效果,有潜在的应用价值。     

苏云金芽胞杆菌G03 spoIVF操纵子敲除对芽胞和晶体形成的影响

spoIVF是一个普遍存在于芽胞杆菌中的操纵子。在枯草芽胞杆菌中,它编码的两个蛋白是芽胞形成所必需的。采用基因重组技术敲除了苏云金芽胞杆菌G03菌株中的spoIVF操纵子,构建了spoIVF缺失株G03(spoIVF-)。研究表明:该突变株丧失了形成芽胞和晶体的能力。lacZ基因与cry1Aa基因的启动子融合表达分析发现:突变株中的cry1Aa基因的活性严重降低。利用载体pSTK携带spoIVF操纵子在突变株中的表达,使突变株部分恢复了产胞和形成杀虫晶体蛋白的能力。这说明spoIVF操纵子是所必需的,同时该操纵子还影响σE因子控制的cry1Aa基因表达。     

The primary role of comA in establishment of the competent state in Bacillus subtilis is to activate expression of srfA.

The establishment of genetic competence in Bacillus subtilis requires the genes of the competence regulon which function in the binding, processing, and transport of DNA. Their expression is governed by multiple regulatory pathways that are composed of the comA, comP, sin, abrB, spo0H, spo0K, spo0A, degU, and srfA gene products. Among these, srfA is thought to occupy an intermediate position in one of the pathways that controls late competence gene expression. The full expression of srfA requires the gene products of comP, comA, and spo0K. To determine the role of these genes in the regulation of competence development, the expression of the srfA operon was placed under control of the isopropyl-beta-D-thiogalactopyranoside (IPTG)-inducible promoter Pspac and the expression of the Pspac-srfA construct was examined in mutants blocked in early competence. By monitoring the IPTG-induced expression of Pspac-srfA with a srfA-lacZ operon fusion, it was observed that srfA expression was no longer dependent on the products of comP, comA, and spo0K. Production of the lipopeptide antibiotic surfactin in Pspac-srfA-bearing cells was induced in the presence of IPTG and was independent of ComP and ComA. Competence development was induced by IPTG and was independent of comP, comA, and spo0K in cells carrying Pspac-srfA. These results suggest that the ComP-ComA signal transduction pathway as well as Spo0K is required for the expression of srfA in the regulatory cascade of competence development. Studies of Pspac-srfA also examined the involvement of srfA in the growth stage-specific and nutritional regulation of a late competence gene.     

Screening of high-yielding biocontrol bacterium Bs<Emphasis Type="Italic">-</Emphasis>916 mutant by ion implantation

Bacillus subtilis 916 was an effective biocontrol agent in control rice sheath blight caused by Rhizoctonia solani. To further improve its antagonistic ability, low-energy ion implantation was applied in Bs-916. We studied the effects of different doses of N⁺ implantation. The optimum dose of ion implantation for the Bs-916 was from 15 × 2.6 × 10¹⁴ N⁺/cm² to 25 × 2.6 × 10¹⁴ N⁺/cm². The mutant strain designated as Bs-H74 was obtained, which showed higher inhibition activity in the screening plate. Its inhibition zone against the indicator organism increased by 30.7% compared to the parental strain. The control effect of rice sheath blight was improved by 14.6% over that of Bs-916. Thin-layer chromatography and high-performance liquid chromatography analysis indicated that lipopeptides produced by Bs-916 and the mutant strains belonged to the surfactin family. Bs-H74 produced approximately 3.0-fold surfactin compared to that of Bs-916. To determine the role of surfactin in biocontrol by Bs-916, we tested another mutant strain, Bs-M49, which produced lower levels of surfactin significantly, and found that Bs-M49 had no obvious effects against R. solani. These results suggested that the surfactin produced by Bs-916 plays an important role in the suppression of sheath blight. These observations also showed that the Bs-H74 mutant strain is a better biocontrol agent than the parental strain.