番茄灰霉病拮抗菌株初步鉴定及通过导入几丁质酶基因提高其生防效果

实验室保存菌Fh对番茄灰霉病有明显的抑制作用,通过形态特征、生理生化特征进行初步鉴定归属于芽孢杆菌属（Bacillus circulans）。从质粒pUC1965中得到含有几丁质酶基因的6.5kb DNA片段,将该基因片段与大肠杆菌 枯草芽孢杆菌穿梭质粒pBE2连接,获得重组质粒pBE2-chib。将重组质粒转入芽孢杆菌Fh中获得工程菌株Fh-chib。几丁质酶基因的PCR检测和几丁质平板实验表明几丁质酶基因被成功转入,工程菌株Fh-chib的原始粗酶液几丁质酶活为4.06U/ml。与野生菌相比,Fh-chib工程菌株对番茄灰霉病（Botrytis cinerea）抑菌效果提高34.46%。     

通过导入几丁质酶基因提高巨大芽孢杆菌的生防效果

以质粒pMSDChi113为模板,经PCR扩增,获得了几丁质酶基因1.8 kb DNA片段,将该基因与大肠杆菌-芽孢杆菌穿梭质粒pHY300PLK连接,获得重组质粒pHYChi113。重组质粒经芽孢杆菌感受态方法转入巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium) Ap25中,获得的工程菌株B.megateriums Ap25-chi113同时具有几丁质酶和内切葡聚糖酶酶活。平板对峙实验结果表明,工程菌株对病原真菌Rhizoctonia solani,Coniothyrium fuckellii,Fusarium graminearum,Macrophoma kawatsukai,Fusarium oxysporium,Botrytis cinerea,Rhizoctonia cerea-lis,Colletotrichum gloeosporioides,Bipolarls sorohlulana的拮抗性能明显提高,尤其是对Coniothyrium fuckellii的抑制率相对于野生菌Ap25提高了13%以上。盆栽防病实验结果表明,工程菌株显著降低纹枯病菌(Rhi-zotonia cerealis)对小麦(Triticum aestivum L.)及枯萎病菌(Fusarium oxysporum)对棉花(Gossypium hirsutumLinn.)的致病能力,对这两种病原菌的防效分别是70.34 %和58.51 %,同原始菌株相比,防效分别提高了27.54 %和21.28 %。     

解淀粉芽孢杆菌β-1,3-1,4-葡聚糖酶的高效表达

目的:克隆解淀粉芽孢杆菌β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因(bglA)使其在解淀粉芽孢杆菌CICIM B4081中高效表达,并对重组酶进行酶学性质研究.方法:以解淀粉芽孢杆菌(CICIM B4801)染色体DNA为模板,经过PCR扩增得到了大小约为0.8kb的β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因(bglA),构建了重组表达质粒pQ-bglA,通过电转化的方法将其转化人解淀粉芽孢杆菌(CICIM B4801)中.结果:得到了能高效表达β-1,3-1,4-葡聚糖酶的重组解淀粉芽孢杆菌.在250mL摇瓶条件下,重组菌分解地衣多糖的胞外最高酶活达到了1515.7U/mL,重组酶的最适作用温度为55℃,最适反应pH值为6.5.结论:重组菌的β-1,3-1,4-葡聚糖酶的酶活为原始菌株的11.84倍,实现了bglA基因在解淀粉芽孢杆菌中的高效表达.     

枯草芽孢杆菌SC2-4-1葡聚糖酶基因gluB的克隆及序列分析

β-1,3-1,4-葡聚糖酶活性检测结果表明,从辣椒根际筛选的拮抗菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)SC2-4-1能产生β-1,3-1,4-葡聚糖酶.以菌株SC2-4-1的基因组DNA为模板,用PCR方法克隆了该菌的葡聚糖酶基因gluB,其开放阅读框为711bp,编码237个氨基酸.Blast分析,该序列与已报道的多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)ATCC 842的β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因gluB相似性为85%.所得基因序列的系统发育分析显示,该基因属于β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因.DNAMAN软件比对,所得葡聚糖酶氨基酸序列具有催化裂解β-1,3-和β-1,4-糖苷键的葡聚糖酶活性位点.     

几丁质酶、葡聚糖酶与萝卜抗真菌蛋白RS-AFP2基因三价表达载体的构建及农杆菌工程菌株的重组

利用基因工程技术构建了含有几丁质酶(Chitinase,Chi．)、β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-Glucanase,Glu．)、萝卜抗真菌蛋白(Raphanus sativus-antifingal protein,Rs-AFP2)的三价植物表达载体,并通过农杆菌直接转化法将三价植物表达载体转入农杆菌EHA105,分别为GC R／pCAMBIA1300／EHA105和RC G／pCAMBIAl300／EHA105,并采用PCR、DNA dot blotting技术对其进行了鉴定分析,证明获得了阳性的重组农杆菌工程菌株。     

β-半乳糖苷酶在枯草芽孢杆菌中的分泌表达

为检测本课题组构建的枯草芽孢杆菌分泌表达载体pGPST中启动子和信号肽的活性,将β-半乳糖苷酶基因插入表达载体的多克隆位点,构建含有β-半乳糖苷酶基因的重组质粒pGPST-lacZ,重组质粒转化枯草芽孢杆菌,分别测定液体培养基中上清液和菌体沉淀中β-半乳糖苷酶的活性。培养上清液中的酶活在22h达到峰值,约为26mU/mL,之后开始下降;菌体沉淀中的酶活在14h最高,达6mU/mL,而阴性对照pGPST没有检测到酶活性。结果表明分泌型表达载体中的启动子和信号肽具有较好的活性,能实现异源基因在枯草芽孢杆菌中的分泌表达。本试验为该表达载体的进一步研究和应用提供重要的数据资料,也为外源基因在枯草芽孢杆菌中的表达提供参考资料。该载体将在研究外源基因在枯草芽孢杆菌中表达发挥重要作用。     

绿色木霉LTR-2 β-1, 3-葡聚糖酶基因的克隆及其在 毕赤酵母中的表达

根据从GenBank中检索到的木霉菌β-1,3-葡聚糖酶基因序列设计引物,以高产β-1,3-葡聚糖酶菌株--绿色木霉LTR-2的cDNA为模板,采用PCR方法扩增得到内切β-1,3-葡聚糖酶基因(glu).将glu克隆至载体pMD18-T上,进行了全序列测定.序列分析表明该基因由2289个核苷酸残基组成,含有一个开放阅读框架,可以编码762个氨基酸,与报道基本相同.翻译后的氨基酸序列含有两个β-1,3-葡聚糖酶的保守区RVVYIPPGTY和AASQNKVAYF.基因与已发表的木霉β-1,3-葡聚糖酶基因有较高的同源性,其中和哈茨木霉bgn3.1和绿木霉bgn13.1的同源性达到93%.序列已经提交GenBank,登录号为EF176582.将glu基因插入到巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)穿梭载体pPIC9K中,获得重组质粒pGLU14,经线性化后转化毕赤酵母菌株KM71.经大量平板筛选,获得能有效分泌表达β-1,3-葡聚糖酶的毕赤酵母工程菌株KGLU14,菌落PCR扩增证实了glu基因已经整合到酵母基因组中.SDS电泳结果表明其β-1,3-葡聚糖酶的分子量大约为80kDa,和理论推测值大致相同.摇瓶发酵结果表明,培养基中β-1,3-葡聚糖酶的活力可达889U/mL.     

绿色荧光蛋白在枯草芽孢杆菌WB600中的表达

根据绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)的特性,将GFP作为目的基因,与穿梭载体p HY300PLK结合,构建一个芽孢杆菌WB600的蛋白表达体系,为在枯草芽孢杆菌中表达其他蛋白提供了一定的技术和理论支持。本文结合p HY300PLK的克隆位点,设计gfp基因的引物,PCR扩增后回收的gfp基因片段进行双酶切,与相同双酶切的pHY300PLK连接获得pHY300PLK-GFP,通过电转化将pHY300PLK-GFP转化至芽孢杆菌WB600中并检测。获得转化子WB1,检测到转化子在荧光显微镜下显示绿色荧光,且后续测序检测表明重组质粒构建成功。     

内生枯草芽孢杆菌SWB8 菌株β-1，3-1，4-葡聚糖酶的抗菌作用及细胞毒性

【目的】本文研究从药用植物黄姜中分离的内生枯草芽孢杆菌菌株SWB8分泌的β-1,3-1,4-葡聚糖酶的抗菌活性和细胞毒性。【方法】利用液体发酵、凝胶渗透色谱(GPC)、十二烷基-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和液相层析串联质谱(LC-MS/MS)等方法纯化和鉴定枯草芽孢杆菌株SWB8合成的β-1,3-1,4-葡聚糖酶;利用纸片扩散法,检测葡聚糖酶抑制临床致病性细菌和真菌生长的活性;应用MTT法和流式细胞术(FCM)评估此葡聚糖酶对人肺腺癌细胞(A549)和骨髓间质干细胞(MSCs)的细胞毒性。【结果】细菌性β-1,3-1,4-葡聚糖酶显示了广谱的抗菌活性;抗肿瘤活性主要以细胞凋亡的方式选择性的抑制人肺腺癌细胞系A549细胞的增殖,而对人骨髓间质干细胞系MSC细胞无明显影响。【结论】首次报道β-1,3-1,4-葡聚糖酶的抗菌和抗肿瘤细胞的活性。内生枯草芽孢杆菌SWB8菌株有可能成为抗菌和高效低毒的抗肿瘤药物的潜在来源。     

几丁质酶基因与抗真菌蛋白基因、葡聚糖酶基因双价表达载体的构建及农杆菌工程菌株的重组

几丁质酶（Chitinase,Chi.)、β-1,3－葡聚糖酶（β－1,3－Glucanase,Glu.)和萝卜抗真菌蛋白（Rs-AFP2)是植物体内正常的表达产物,它们对防御植物的真菌病害具有重要的作用。基于它们在功能上具有协同作用,本研究利用基因工程技术构建了几丁质酶和抗真菌蛋白、几丁质酶和葡聚糖酶双价表达载体,通过农杆菌直接转化技术将双价表达载体转入农杆菌EHA105,最后采用PCR、DNA dot blotting技术对所获得的农杆菌工程菌株进行了鉴定分析。     

Separate and combined disruptions of two exo-beta-1,3-glucanase genes decrease the efficiency of Pichia anomala (strain K) biocontrol against Botrytis cinerea on apple

The modes of action of the antagonistic yeast Pichia anomala (strain K) have been studied; however, thus far, there has been no clear demonstration of the involvement of exo-beta-1,3-glucanase in determining the level of protection against Botrytis cinerea afforded by this biocontrol agent on apple. In the present study, the exo-beta-1,3-glucanase-encoding genes PAEXG1 and PAEXG2, previously sequenced from the strain K genome, were separately and sequentially disrupted. Transfer of the URA3-Blaster technique to strain K, allowing multiple use of URA3 marker gene, first was validated by efficient inactivation of the PaTRP1 gene and recovery of a double auxotrophic strain (uracil and tryptophan). The PAEXG1 and PAEXG2 genes then were inactivated separately and sequentially with the unique URA3 marker gene. The resulting mutant strains showed a significantly reduced efficiency of biocontrol of B. cinerea when applied to wounded apple fruit, the calculated protection level dropping from 71% (parental strain) to 8% (mutated strain) under some experimental conditions. This suggests that exo-beta-1,3-glucanases play a role in the biological control of B. cinerea on apple. Furthermore, biological control experiments carried out in this study underline the complexity of the host-antagonist-pathogen interaction. Two experimental parameters (yeast inoculum concentration and physiological stage of the fruit) were found to influence dramatically the protection level. Results also suggest that, under some conditions, the contribution of exo-beta-1,3-glucanase to biological control may be masked by other modes of action, such as competition.     

转座子Tn917插入位点侧翼序列的扩增

为了克隆到生防菌株的抗病基因,以一株对灰葡萄孢菌表现很高拮抗活性的蜡样芽孢杆菌B-02菌株为材料,利用转座子标签技术得到拮抗性消失的突变体,进而利用TAIL-PCR技术扩增出Tn917插入位点两侧的未知序列,利用生物信息学分析扩增序列,为进一步研究该基因片段与菌株拮抗性之间的关系奠定了基础。     

Bacillus cereus B-02对Botrytis cinerea拮抗机理的研究

采用电子显微镜(扫描、透射)和激光扫描共聚焦显微镜,从细胞形态学和生理学水平上研究蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus B-02过滤液对灰葡萄孢菌Botrytis cinerea的拮抗机理。结果表明,处理菌丝表面形态受到严重破坏,发生强烈变形;菌丝细胞核、线粒体和细胞壁等亚细胞结构发生了明显改变,细胞内出现大量无膜透明内含物,并产生较大液泡。此外,处理菌丝DNA、线粒体膜电位和活性氧荧光强度均低于对照组,且差异极显著;说明B-02菌株对病原真菌菌丝细胞DNA的合成、线粒体膜电位和活性氧水平有重要影响。     

Bacillus cereus B-02对Botrytis cinerea 拮抗机理的研究

采用电子显微镜(扫描、透射)和激光扫描共聚焦显微镜,从细胞形态学和生理学水平上研究蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus B-02过滤液对灰葡萄孢菌Botrytis cinerea的拈抗机理.结果表明,处理菌丝表面形态受到严重破坏,发牛强烈变形;荫丝细胞核、线粒体和细胞壁等哑细胞结构发生了明显改变,细胞内出现大量无膜透明内含物,并产生较人液泡.此外,处理菌丝DNA、线粒体膜电位和活性氧荧光强度均低于对照组,且差异极显著;说明B-02菌株对病原真菌菌丝细胞DNA的合成、线粒体膜电位和活性氧水平有重要影响.     

生防细菌CNY-04筛选、鉴定及其对灰霉病菌的防效

【目的】为研究土壤细菌对蔬菜灰霉病的生防价值, 从辽宁、山东等地区的蔬菜种植基地采集土壤样本56份, 分离、筛选出对灰霉病具有稳定拮抗作用的细菌9株。【方法】采用平板对峙培养法进行初筛、复筛, 用抑菌圈法测定其抑菌效果, 并进行离体果实试验验证其对蔬菜灰霉病的防治效果, 通过形态学特征、生理生化特征及16S rRNA基因序列分析研究其分类地位。【结果】细菌CNY-04对蔬菜灰霉病的拮抗能力最强且遗传稳定, 抑菌圈直径达到34 mm; 初步鉴定该菌株为格氏沙雷菌(Serratia grimesii), 尚未见该菌在生防上的报道; CNY-04液体菌剂对离体番茄果实灰霉病的防效为69.23%, 50%多菌灵防效为75.39%, 24 h时接种CNY-04处理的番茄发病率为40.0%, 而48 h时接种处理的发病率为51.1%。【结论】CNY-04是一株较为理想的拮抗菌, 丰富了生防资源。     

外源Ca2+对水杨酸诱导番茄抗灰霉病的增效机制

探讨了外源Ca²⁺对水杨酸(SA)诱导番茄抗灰霉病的增效机制.以番茄灰霉病敏感型品种‘L402’幼苗为材料,分别进行H₂O(对照)、SA、SA+Ca和SA+EGTA(Ca²⁺螯合剂)处理,期间(1～5 d)分析各处理植株叶片活性氧(ROS)含量,苯丙氨酸解氨酶、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性,以及病程相关蛋白编码基因PR1、PR2和PR3表达水平的变化,并调查处理3 d后灰霉病情指数.结果表明： 与对照(病情指数为74.8)相比,SA、SA+Ca和SA+EGTA处理的植株叶片灰霉病的病情指数分别为46.9、38.5和70.3;SA处理明显提高叶片ROS含量以及苯丙氨酸解氨酶、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性,这些参数在SA+Ca处理的植株中被进一步提高,但在SA+EGTA处理的植株中则被降低;SA处理明显提高了PR1、PR2a和PR3b的表达水平,Ca²⁺进一步加强了这一效果,而EGTA则起抑制作用.SA或SA+Ca处理期间的PR2b和PR3a表达较未处理的对照上调了1～2倍,而PR1、PR2a和PR3b上调了2～5倍.表明Ca²⁺对SA诱导番茄抗灰霉病具有增效作用,其机理至少与Ca²⁺和SA协同作用促进ROS形成有关,而ROS作为信号分子增加植株抗病相关酶活性以及PR1、PR2a和PR3b等防卫基因的表达.     

外源Ca2+对水杨酸诱导番茄抗灰霉病的增效机制

探讨了外源Ca²⁺对水杨酸(SA)诱导番茄抗灰霉病的增效机制.以番茄灰霉病敏感型品种‘L402’幼苗为材料,分别进行H₂O(对照)、SA、SA+Ca和SA+EGTA(Ca²⁺螯合剂)处理,期间(1～5 d)分析各处理植株叶片活性氧(ROS)含量,苯丙氨酸解氨酶、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性,以及病程相关蛋白编码基因PR1、PR2和PR3表达水平的变化,并调查处理3 d后灰霉病情指数.结果表明： 与对照(病情指数为74.8)相比,SA、SA+Ca和SA+EGTA处理的植株叶片灰霉病的病情指数分别为46.9、38.5和70.3;SA处理明显提高叶片ROS含量以及苯丙氨酸解氨酶、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性,这些参数在SA+Ca处理的植株中被进一步提高,但在SA+EGTA处理的植株中则被降低;SA处理明显提高了PR1、PR2a和PR3b的表达水平,Ca²⁺进一步加强了这一效果,而EGTA则起抑制作用.SA或SA+Ca处理期间的PR2b和PR3a表达较未处理的对照上调了1～2倍,而PR1、PR2a和PR3b上调了2～5倍.表明Ca²⁺对SA诱导番茄抗灰霉病具有增效作用,其机理至少与Ca²⁺和SA协同作用促进ROS形成有关,而ROS作为信号分子增加植株抗病相关酶活性以及PR1、PR2a和PR3b等防卫基因的表达.     

Enhancement of the antifungal activity of Bacillus subtilis F29-3 by the chitinase encoded by Bacillus circulans chiA gene

Bacillus subtilis F29-3 is an antagonistic bacterium against a wide range of fungal species. In order to determine the effect of chitinase on the antifungal activity of B. subtilis F29-3, a 2.4-kb DNA fragment containing the chiA gene of Bacillus circulans WL-12 was ligated into a shuttle vector pHY300PLK and transformed into B. subtilis F29-3. A bioassay conducted on the culture supernatant showed that, in comparison to the B. subtilis control strain, B. subtilis F29-3 expressing the chiA gene exhibited a greater inhibition of spore germination of Botrytis elliptica, indicating that chitinase could enhance the antifungal function conferred by B. subtilis F29-3.     

土壤放线菌P3-2的分类鉴定及抗菌活性研究

对从贵州土壤微生物中筛选到的放线菌菌株P3-2进行了分类学和抗菌活性的研究。采用多相分类法,对该菌株的形态特征、培养特征、生理生化特性以及16S rDNA基因序列进行了研究。结果表明,放线菌P3-2菌株属于链霉菌属;16SrDNA序列长度为1 456 bp,序列分析和系统进化树分析表明其序列与Streptomyces recifenis ST100的同源性最高,为99.4%。但与S.recifenis ST100相比较,P3-2菌株的培养特征和生理生化特性中多项指标都存在着不同,初步确定菌株P3-2为链霉菌属中S.recifenis ST100的一个亚种,暂定名为Streptomyces sp.P3-2。P3-2菌株的10倍稀释发酵液对油菜菌核病菌、黄瓜灰霉病菌、小麦赤霉病菌、水稻纹枯病菌及半夏立枯病菌的抑制率高达99%,对烟灰霉病菌、玉米小斑病菌等9种病原真菌均有不同程度的抑制作用,对金黄色葡萄球菌、蜡状芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌有一定的抑制作用。