红曲霉繁殖相关brlM基因鉴定及功能分析

brlA作为曲霉分生孢子形成的中心调控路径中最上游的转录因子,能够诱导下游特异基因的表达调控分生孢子的产生,brlA缺失将导致曲霉无法产生分生孢子,同时生长代谢发生改变,但对不同菌种的影响有显著差异。【目的】探究brlA同源基因brlM在红曲霉中的基因功能,探索红曲霉繁殖调控机制。【方法】从紫色红曲霉Mp-21菌株中克隆了brlA同源基因brlM。利用同源重组原理,用农杆菌介导转化法构建了brlM基因缺失突变株(△brlM),分析△brlM和野生菌株Mp-21在菌落表型、显微结构、生长速率和次生代谢产物等方面的差异,明确brlM基因在红曲霉中的主要功能。【结果】在形态水平上,brlM基因缺失菌株导致菌丝生长更加旺盛,赋予菌落更加蓬松的表型;显微观察发现△brlM失去了有性繁殖产生闭囊壳的能力,但却提升了无性繁殖产生分生孢子的能力;同时代谢产物红曲色素、莫纳可林K和桔霉素产量显著下降。【结论】红曲霉brlM基因的功能与曲霉属中的brlA并不相同,brlM基因在红曲霉有性繁殖中的作用不可替代。本研究的结果对进一步探索丝状真菌繁殖调控机制提供了新的思路。     

基于PKS和NRPS基因的海洋来源抗病原菌活性菌株筛选及其代谢产物活性分析

基于聚酮合成酶基因(polyketide synthases gene,PKS)和非核糖体多肽合成酶基因(non ribosomal polypeptide synthase gene,NRPS),本研究从77株分离于北冰洋海泥的菌株中筛选出1株具有较高抗病原菌活性的菌株并对其进行了菌种鉴定。通过优化培养基组成和发酵条件提高了该菌株活性代谢产物的产量,并利用高分辨率质谱(high resolution mass spectrometry,HRMS)、核磁氢谱(¹H nuclear magnetic hydrogen,¹H NMR)和碳谱(¹³C NMR)对其主要代谢产物进行了结构鉴定。测定了该菌株主要代谢产物的抗菌谱及代谢产物对黄瓜枯萎病的影响。研究结果表明,该菌株为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis),其对植物具有一定的促生作用。当发酵条件为麦芽糖5g/L、胰蛋白胨10g/L、氯化钠10g/L、温度30℃、转速150r/min、发酵时间60h时,该菌株代谢产物的抑菌圈直径由(16.23±0.42)mm提高至(24.42±0.57)mm。菌株代谢产物含有大环内酯类化合物macrolactin A,其对多种病原细菌和真菌具有明显拮抗作用。黄瓜幼苗实验表明,该菌株代谢产物对黄瓜枯萎病具有防护作用,其作为生防菌剂具有一定的开发应用潜力。     

抑制铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌生物膜形成的乳杆菌筛选及机制初探

筛选得到对慢性创面中铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)生物膜形成具有抑制作用的乳杆菌(Loctobacillus)。测定不同种乳杆菌对铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌双菌生物膜量、生长及群体感应信号分子AI-2的影响，并采用主成分分析和菌株特性综合分析确定效果最佳的菌株，最后通过荧光定量PCR的方式探究该菌株对生物膜和群体感应相关基因表达的影响。结果表明，植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、卷曲乳杆菌(Loctobacillus crispatus)、嗜酸乳杆菌(Loctobacillus acidophilus)、鼠李糖乳杆菌(Loctobacillus rhamnosus)、瑞士乳杆菌(Loctobacillus helveticus)、短乳杆菌(Loctobacilkus brevis)具有不同程度的抑菌、抑制生物膜形成的能力，且同种不同株的乳杆菌抑制生物膜形成的能力也有所差异。其中，植物乳杆菌CCFM233产生的AI-2信号分子较多，具有良好的抑菌能力，可使致病菌生物膜形成量降低，铜绿假单胞菌的LasR和rhlI基因表达水平和金黄色葡萄球菌的SarA基因表达水平显著下调。本研究旨在揭示植物乳杆菌CCFM233具有抗铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌感染的潜力，为其应用于慢性创面敷料提供参考。     

异源表达德氏乳杆菌保加利亚亚种TCS1调控酸适应基因提高乳酸乳球菌NZ9000耐酸性

[目的] 在乳酸乳球菌NZ9000中异源表达德氏乳杆菌保加利亚亚种中由双组分系统TCS1（JN675228/JN675229）调控的与酸适应相关基因,进而探究德氏乳杆菌保加利亚亚种应对酸胁迫的机制。[方法] 通过逆转录聚合酶链式反应和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳验证由德氏乳杆菌保加利亚亚种TCS1调控的与酸适应相关基因中腺嘌呤磷酸核糖转移酶（aprt）、D-丙氨酸-D-丙氨酸连接酶（ddl）、寡肽ABC转运蛋白（oppDII）和延伸因子Ts（tsf）在乳酸乳球菌NZ9000中的表达情况。酸处理实验验证基因表达对宿主菌酸胁迫耐受能力的影响。并采用酵母双杂交验证双组分系统TCS1与表达的酸适应相关基因之间的互作关系及具体的互作部位。[结果] 结果表明,乳酸乳球菌NZ9000中成功表达了aprt、ddl、oppDII和tsf。aprt、ddl基因使重组菌对酸胁迫的抗性分别提高了75倍和114倍。oppDII和tsf基因的表达对重组菌株的耐酸能力没有明显影响。酵母双杂交实验表明TCS1中的组氨酸蛋白激酶HPK1与Ddl之间存在相互作用,且HPK1-C结构域是二者相互作用的关键区域。[结论] aprt和ddl过表达菌株酸刺激的适应能力显著高于对照菌株,该研究结果可为德氏乳杆菌保加利亚亚种及类似菌株耐酸性特性的获得策略提供参考。     

红树林土壤中产聚羟基脂肪酸酯细菌的分离及其评估

[背景] 细菌能通过合成聚羟基脂肪酸酯（Polyhydroxyalknoates,PHA）在细胞内储存物质和能量,提高对环境的适应能力。在红树林中,由于土壤周期性受海水浸没,形成营养物质种类丰富和含量波动大的特殊生境,为细菌进化出特殊的PHA合成途径提供了条件。[目标] 为了增加对红树林产PHA细菌资源的了解,获得产PHA细菌,使用纯培养方法分离和鉴定细菌,并评估菌株的产PHA能力。[方法] 采集红树植物海桑根系和红树滩涂土壤样品,连续5周培养、分离纯化获得细菌菌株;通过16S rRNA基因相似性及系统进化分析鉴定细菌分类地位,利用PHA合成酶基因（phaC）鉴定细菌合成PHA的能力;通过基因组草图测序,分析细菌的phaC基因种类、代谢通路及系统进化关系;通过气相色谱分析细菌产PHA的累积量及组成。[结果] 从红树林土壤样品中分离得到97株细菌,其中13株带有phaC基因,包括坚强芽孢杆菌（Cytobacillus firmus）、弯曲芽孢杆菌（Bacillus flexus）、除烃海杆菌（Marinobacter hydrocarbonoclasticus）和酯香微杆菌（Microbacterium esteraromaticum）。B. flexus MN15-19以丙酮酸盐为碳源,可累积细胞干重11%的PHA,同时具有固碳功能的还原性三羧酸循环通路,有开发成为固碳产PHA工程菌株的潜力。酯香微杆菌可产PHA,但是其phaC基因结构特殊,基因组注释未能识别出任何已知phaC基因。[结论] 研究发现红树林土壤可培养细菌中存在未知的PHA合成途径,说明红树林生态系统中的细菌具有资源挖掘的重要价值。     

猕猴桃细菌性溃疡病生防放线菌的筛选与鉴定

对分离自新疆巴里坤盐湖和达坂城盐湖的179株放线菌进行拮抗丁香假单胞杆菌猕猴桃致病变种筛选,从中筛选到8株具有拮抗作用的放线菌,其中ZBW8-1、E14-3和ZB5-6抗菌活性最显著,其抑菌圈直径分别为27.5 mm、23.6 mm和26.2 mm。针对这3株放线菌进行菌落形态观察,16s rRNA扩增、测序及系统进化分析,并对其进行抗生素合成相关基因的PCR鉴定。结果表明,放线菌ZBW8-1、E14-3和ZB5-6分别与糖霉菌属（Glycomyces）的Glycomyces fuscus TRM 49117、原小单孢菌属（Promicromonospora）的维也纳原小单孢菌（Promicromonospora vindobonensis）V45^T以及拟诺卡氏菌属（Nocardiopsis）的Nocardiopsis terrae YIM 90022^T 16s rRNA序列同源性最高,分别为99.86%、99.10%和99.86%。在系统进化关系上,这3株菌也分别与上述菌株聚类在同一个分支上。ZBW8-1、E14-3和ZB5-6菌株中均携带有NRPS基因,其中ZBW8-1和ZB5-6菌株中还含有PKS-II基因,且ZBW8-1菌株中还含有PKS-I基因。对这3株抗菌活性放线菌进行进化地位分析及抗生素合成相关功能基因的鉴定,将为研究这些菌株中的活性次生代谢产物奠定理论基础。     

喂饲Lactobacillus casei Zhang对大鼠体内脂质代谢的影响*

从内蒙古锡林郭勒盟正蓝旗传统酸马奶中分离筛选到1株降胆固醇功效较好的乳杆菌Lactobacillus．casei Zhang。用Lb．casei Zhang灌胃高脂血症模型大鼠研究其对血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)的影响。结果表明:灌胃14 d后,Lb．casei Zhang热致死菌体组大鼠血清中TC浓度较对照组显著降低(P<0．01),TG浓度虽有降低但不呈显著性,同时HDL-C浓度显著     

1株来自海洋的芽胞杆菌dhs-330转座突变库的构建及表面活性相关基因的克隆

为研究产生物表面活性剂的海洋芽胞杆菌dhs-330合成活性产物的分子机制,应用质粒pIC333介导的mini-Tn10转座子随机突变技术,构建了芽胞杆菌dhs-330的突变体库。通过表面活性测定和反向PCR克隆,从300个突变株中筛选出产表面活性剂水平提高的突变株2株,分别在ycsG和yvkC基因发生插入突变;表面活性降低的突变株4株,分别在fenC、yrkF、kinE和sigD基因发生插入突变。这些基因可能与芽胞杆菌dhs-330中表面活性剂的合成代谢和调控有关。     

不同来源植物乳杆菌基因组结构和功能差异的比较研究

[目的] 本试验研究不同来源植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）基因特点以及在不同环境下其基因多样性,探究2株L.plantarum A8和P9在肠道生境及植物表面适应性的异同,为优良菌株的开发提供理论基础。[方法] 本研究对从动物肠道和植物表面分离获得的L.plantarum A8和L.plantarum P9的基因组进行分析,利用第二代测序技术（NextGeneration Sequencing,NGS）,基于Illumina NovaSeq测序平台,同时利用第三代单分子测序技术,基于PacBio Sequel测序平台,对L.plantarum A8和L.plantarum P9进行测序。采用Carbohydrate-active enzymes（CAZy）、Koyto encyclopedia of genes and genomes（KEGG）和Clusters of orthologous genes（COG）数据库对基因组进行功能注释;采用CGView软件绘制菌株的基因组环形图谱。应用比较基因组学与已经公开发表的其他L.plantarum基因组进行比较分析。[结果] 由研究可知L.plantarum A8和L.plantarum P9基因组大小存在差异,通过构建系统发育树发现2株菌与其他来源的L.plantarum分在同一分支,并且L.plantarum P9与母乳来源的L.plantarum WLPL04菌株距离最近,而L.plantarum A8与L.paraplantarum DSM10667距离最近。通过基因家族分析可知,2株菌共有基因为2643个,其中包括一些抗应激蛋白如热休克蛋白、冷休克蛋白。L.plantarum A8和P9独特基因分别为321和336个,L.plantarum A8中独特基因主要参与DNA复制、ABC转运系统（ABC transfer system）、PTS系统（phosphotransferase system）、磺酸盐转运系统、氨基酸生物合成等代谢通路;L.plantarum P9的独特基因以参与碳水化合物的运输和代谢基因居多,例如rpiA基因、lacZ基因、FruA基因等。[结论] 通过比较基因组学方法解析L.plantarum的基因组信息,发现动物肠道来源的L.plantarum具有较好的氨基酸转运能力,植物表面附着的L.plantarum菌株具有较好碳水化合物利用能力,从而为益生菌的开发与利用提供理论依据。     

出血性大肠杆菌O157基因缺失疫苗株的构建及其免疫

出血性大肠杆菌O157感染是重要的新发食物源性传染病,主要致病特征之一是能引起人肠上皮细胞特征性的A/E损伤,A/E损伤主要是由LEE致病岛所编码的毒力因子所引起,ler是LEE致病岛毒力基因群的中心调节基因,对LEE致病岛所编码的毒力因子有正调控作用。O157:H7另一个毒力因子是由整合到染色体上的原噬菌体编码的Stx毒素。以O157:H7 86-24为始发菌株,利用自杀性质粒pCVD442和同源重组的原理构建了O157:H7的ler基因缺失突变菌株（缺失了ler基因中第73-351位的碱基,共279bp）,并利用噬菌体消除技术筛选到消除了编码Stx的原噬菌体DNA的菌株,构建出了O157:H7 ler/stx基因缺失突变弱毒菌株,并对该菌株的Vero细胞毒性、小鼠模型的安全性以及乳鼠的被动免疫保护作用进行了研究。结果表明,O157:H7 ler/stx基因缺失突变菌株丧失了对Vero细胞的毒性作用,并丧失了对实验小鼠的致病性,具有良好的安全性。乳鼠被动免疫保护性实验表明,用该菌株免疫母鼠后,乳鼠通过吸吮母乳可以获得良好的被动免疫保护作用。因此本研究所构建的O157:H7 ler/stx基因缺失突变弱毒菌株可作为预防EHEC O157:H7感染的疫苗候选株,为最终研究制出O157的基因工程菌苗奠定基础。     

ThenadB gene ofSalmonella typhimurium complements the nicotinic acid auxotrophy ofShigella flexneri

Shigella species are characteristically nicotinic acid (NA) auxotrophs. The invasiveS. flexneri strain M90T, transformed with the multicopy plasmid pZT349 encoding thenadB gene ofSalmonella typhimurium, can grow in minimal glucose medium without exogenous NA, whereas, M90T containing the control vector, pUC18 does not, suggesting that this species lacksl-aspartic acid oxidase, the first enzyme in the de novo NAD biosynthetic pathway. The estimated growth rate of strain M90T (pZT349) in HeLa cells was identical to that of M90T (pUC18), indicating the available intracellular concentration of NA is not limiting for bacterial growth.     

Heterologous Expression and Characterization of L-Amino Acid Deaminase from Proteus mirabilis in Escherichia coli

We expressed an L-amino acid deaminase (Pma) from Proteus mirabilis (P. mirabilis) in Escherichia coli and characterized the kinetics of phenylpyruvic acid production. P. mirabilis Pma was well expressed in E. coli in an active state and was found to be associated with membranes. The association of Pma with cellular membranes is likely to be necessary for its enzymatic activity.     

青花菜谷胱甘肽-S-转移酶基因克隆及其表达分析

为探讨青花菜在模拟酸雨胁迫下谷胱甘肽-S-转移酶的表达变化,克隆了青花菜谷胱甘肽-S-转移酶基因(glutathione-S-transferase,GST)的cDNA序列全长,并进行了生物信息学和表达分析。结果表明:青花菜GST基因cDNA全长为915bp,开放阅读框为642bp,编码213个氨基酸,推测分子式为C1091H1719N289O306S5,分子量为23 940.7,没有跨膜螺旋区域和信号肽。系统进化树分析表明,该青花菜基因GST与芥菜的GST聚类关系最近。实时荧光定量PCR结果显示,在模拟酸雨胁迫下,GST基因的表达量在胁迫初期显著增大,随时间延长开始下降,表明其参与了青花菜抗酸雨的应答反应。     

Molecular modeling of substrate selectivity of Candida antarctica lipase B and Candida rugosa lipase towards c9, t11- and t10, c12-conjugated linoleic acid

Molecular modeling was used to clarify the mechanism of the selectivity of Candida antarctica lipase B and Candida rugosa lipase towards cis9, trans11 (c9, t11-) and trans10, cis12 (t10, c12-) conjugated linoleic acid. Hydrogen bonds network, substrate conformation, binding affinity and water molecules in the binding site were analyzed. Substrate conformation and binding affinity were not correlated with the experimental results of the substrate selectivity. On the contrary, better enzyme preference towards a substrate was correlated with two stronger hydrogen bonds (His-NH-O_a and His-NH-Ser-O_γ) and less water molecules between the substrate the binding pocket. Possible explanation of these was discussed.     

热带假丝酵母脂肪醛脱氢酶基因CtAld1和CtAld2的功能评价

【目的】热带假丝酵母是发酵法生产二元酸的重要工业菌株,具有较高的ω-氧化活性。脂肪醛脱氢酶在ω-氧化途径中起重要作用,催化脂肪醛生成脂肪酸,但其具体催化功能及对细胞生理影响还未被系统研究。本文通过删除脂肪醛脱氢酶基因CtAld1和CtAld2鉴定了其在ω-氧化途径中的功能。【方法】通过基因组信息挖掘获得热带假丝酵母脂肪醛脱氢酶基因CtAld1和CtAld2序列,在此基础上,通过同源重组敲除CtAld1和CtAld2基因。考察突变株的生长和胞内脂肪醛脱氢酶活性变化,并评价CtAld1和CtAld2基因敲除对细胞二元酸合成能力的影响。【结果】分别获得了热带假丝酵母突变株XZX-1(ΔCtAld1/ΔCtAld1)、XZX-2(ΔCtAld2/ΔCtAld2)和XZX-12(ΔCtAld1/ΔCtAld1,ΔCtAld2/ΔCtAld2)。在以十二烷为唯一碳源的培养基中,敲除CtAld2基因显著抑制细胞的生长,胞内脂肪醛脱氢酶活性降低为出发菌株的30%;敲除CtAld1基因尽管会使细胞损失一部分醛脱氢酶活性,但能够一定程度地提升细胞在十二烷中的生长性能。敲除CtAld1或CtAld2会降低菌株二元酸产量,组合敲除CtAld1和CtAld2严重削弱菌株十二碳二元酸的合成能力。【结论】CtAld2对热带假丝酵母细胞的生长和十二碳二元酸的合成具有重要作用,缺失CtAld1或CtAld2基因降低细胞的二元酸合成能力。CtAld1和CtAld2可作为热带假丝酵母ω-氧化途径代谢工程改造的潜在靶点。     

枸杞L-半乳糖酸内酯脱氢酶基因的克隆及表达分析

以青海枸杞(Lycium barbarum L.)为模板,采用RT-PCR和RACE技术,克隆枸杞L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶(GLDH)基因序列,命名为LbGLDH。LbGLDH基因全长为2 114bp,包含一个开放读码框1 767bp(编码588个氨基酸)、5′末端序列57bp、3′末端序列290bp。LbGLDH基因核苷酸序列与番茄、马铃薯、烟草GLDH基因具有88%~90%的一致性。LbGLDH编码氨基酸序列包含GLDH蛋白酶具备的FAD-binding-4和ALO结构域。qRT-PCR分析结果显示,在枸杞不同组织中LbGLDH基因的表达、抗坏血酸含量和GLDH活性变化趋势相同,表现为在枸杞的花和果实中表达量最高,成熟叶中表达量最少。推测LbGLDH基因表达促进枸杞果实中抗环血酸含量的积累。     

Effects of MULTIFOLIATE-PINNA, AFILA, TENDRIL-LESS and UNIFOLIATA genes on leafblade architecture in Pisum sativum

In order to dissect the genetic regulation of leafblade morphogenesis, 16 genotypes of pea, constructed by combining the wild-type and mutant alleles of MFP, AF, TL and UNI genes, were quantitatively phenotyped. The morphological features of the three domains of leafblades of four genotypes, unknown earlier, were described. All the genotypes were found to differ in leafblade morphology. It was evident that MFP and TL functions acted as repressor of pinna ramification, in the distal domain. These functions, with and without interaction with UNI, also repressed the ramification of proximal pinnae in the absence of AF function. The expression of MFP and TL required UNI function. AF function was found to control leafblade architecture multifariously. The earlier identified role of AF as a repressor of UNI in the proximal domain was confirmed. Negative control of AF on the UNI-dependent pinna ramification in the distal domain was revealed. It was found that AF establishes a boundary between proximal and distal domains and activates formation of leaflet pinnae in the proximal domain.     

李果实有机酸组成特征及其与苹果酸转运体基因PsALMT9和PstDT的相关性

为了阐明李果实有机酸组成特征及其与苹果酸转运体基因PsALMT9、PstDT的相关性,该研究以‘皇冠李’(Prunus salicina ‘Huangguan’)和‘黑琥珀李’(Prunus salicina ‘Black Amber’)为试材,测定了不同发育阶段果实有机酸组分与含量、可滴定酸含量、pH、单果重,采用实时荧光定量PCR(qPCR)分析了苹果酸转运体基因PsALMT9和PstDT在果实生长发育过程中的表达变化规律,并通过Pearson相关系数探讨PsALMT9和PstDT基因与果实有机酸的相关性。结果显示：(1)‘皇冠李’和‘黑琥珀李’果实各发育阶段主要有机酸组分为苹果酸(占73.83%~92.10%),其次为酒石酸(占4.59%~14.26%),柠檬酸、草酸、乙酸和琥珀酸含量较低(0.47%~7.21%),富马酸仅以微量存在。(2)果实苹果酸含量与可滴定酸含量呈极显著正相关关系,与pH呈极显著负相关关系;PsALMT9表达量与酒石酸含量呈显著正相关关系,与乙酸和草酸含量呈极显著正相关关系;PstDT表达量与柠檬酸、可滴定酸含量呈显著正相关关系,但PsALMT9和PstDT均与苹果酸含量的相关性较低。研究发现,‘皇冠李’和‘黑琥珀李’属于苹果酸型果实,果实酸度主要由苹果酸决定;PsALMT9基因可能同时参与酒石酸、乙酸和草酸的跨液泡膜转运,PstDT基因可能参与柠檬酸的跨液泡膜转运,而苹果酸跨液泡膜转运过程可能与PsALMT9、PstDT等多种膜蛋白基因的协同调控有关。     

The Phylogenetics of Mycotoxin and Sclerotium Production in Aspergillus flavus and Aspergillus oryzae

Aspergillus flavus is a common filamentous fungus that produces aflatoxins and presents a major threat to agriculture and human health. Previous phylogenetic studies of A. flavus have shown that it consists of two subgroups, called groups I and II, and morphological studies indicated that it consists of two morphological groups based on sclerotium size, called “S” and “L.” The industrially important non-aflatoxin-producing fungus A. oryzae is nested within group I. Three different gene regions, including part of a gene involved in aflatoxin biosynthesis (omt12), were sequenced in 33 S and L strains of A. flavus collected from various regions around the world, along with three isolates of A. oryzae and two isolates of A. parasiticus that were used as outgroups. The production of B and G aflatoxins and cyclopiazonic acid was analyzed in the A. flavus isolates, and each isolate was identified as “S” or “L” based on sclerotium size. Phylogenetic analysis of all three genes confirmed the inference that group I and group II represent a deep divergence within A. flavus. Most group I strains produced B aflatoxins to some degree, and none produced G aflatoxins. Four of six group II strains produced both B and G aflatoxins. All group II isolates were of the “S” sclerotium phenotype, whereas group I strains consisted of both “S” and “L” isolates. Based on the omt12 gene region, phylogenetic structure in sclerotium phenotype and aflatoxin production was evident within group I. Some non-aflatoxin-producing isolates of group I had an omt12 allele that was identical to that found in isolates of A. oryzae.