利用椭圆小球藻硝酸还原酶缺失突变体为生物反应器表达兔防御素NP-1蛋白

利用转基因小球藻为生物反应器生产兔防御素NP-1蛋白具有重要的应用价值。本研究利用椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)硝酸还原酶(nitrate reductase)缺失突变体为受体, 构建了包含NPTII基因和硝酸还原酶基因两个筛选标记的兔防御素蛋白表达载体, 采用电激法将目的基因转入椭圆小球藻硝酸还原酶缺失突变体nrm-4, 获得了正确表达防御素蛋白的转基因藻, 从而表明通过硝酸还原酶作为筛选标记基因并结合硝酸还原酶缺失突变体可作为较好的小球藻生物反应器生产模式。     

湖泊微拟球藻高含油突变株的构建及筛选

研究旨在建立湖泊微拟球藻(Nannochloropsis)的遗传转化体系, 然后根据外源基因随机插入的特性, 挑取抗性转化子构建突变体库, 并从突变体库中筛选高含油突变株。以湖泊微拟球藻自身β-tublin基因启动子和三角褐指藻fcpA终止子驱动和终止来源于细菌的sh ble抗性选择基因, 构建了一个转化载体pPha-T1-TUB。将线性化后的质粒以电穿孔的方法转化湖泊微拟球藻, 通过1 μg/mL zeocin的抗性平板筛选, 并经液体培养基连续传代后, 得到了可以稳定遗传的转化子。我们从这些转化子中筛选得到了数株油含量高于野生型, 且生长也优于野生型的突变株。其中, 2个突变株K26和G5的总脂中多不饱和脂肪酸含量更低, 其脂肪酸组成更符合作为生物柴油原料的标准。研究通过随机插入构建突变体库的方法为快速获取优良目的性状的高产油突变株提供了一个有效手段。     

利用啤酒废水小球藻异养培养

摘要：【目的】利用小球藻异养培养技术处理啤酒废水,旨在为啤酒废水资源化利用和降低小球藻生产成本提供一个途径。【方法】在含有10 g/L葡萄糖的基本培养基进行异养小球藻高效藻株的筛选,并用于啤酒废水的资源化处理。【结果】从5株小球藻中得到2株适合高密度异养培养的藻株（Chlorella pyrenoidosa 15-2070 和 Chlorella vulgaris 15-2075）,在啤酒废水的资源化处理过程中这2株小球藻得到非常接近的试验结果。利用由废水配制含10 g/L葡萄糖的基本培养液培养Chlorella pyrenoidosa 15-2070获得了5.3 g/L藻细胞;并且在此过程中,啤酒废水得到有效利用,几种主要污染物最高去除率为：CODcr,92.2 %;BOD5,95.1 %;NO3--N,98.5 %;NH4+-N,92.3 %。【结论】啤酒废水中的重要环境污染物在培养小球藻的过程中可以得到有效地清除,并从中可以获得具有商业价值的小球藻细胞。     

利用小球藻净化村镇生活污水的预处理研究

为提高小球藻(Chlorella vulgaris)净化村镇生活污水的效率,基于原水、沉淀、活性炭过滤、秸秆粉过滤等8种方法对村镇生活污水进行预处理,根据小球藻在不同预处理条件下的生长情况以及对污水中的TN、TP、COD和NH4+-N去除情况,筛选出最佳预处理方法.结果表明:经秸秆粉过滤之后,小球藻比生长速率在第8天达...     

高渗提高凝结芽孢杆菌P4-102B菌株的电击转化效率

【目的】凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)是一种非常有工业应用前景的微生物,但遗传转化的困难是限制对其进行代谢工程改造的关键因素。本研究主要考察生长培养基、电击缓冲液、复苏培养基中添加高渗剂如山梨醇、甘露醇等对凝结芽孢杆菌转化效率稳定性的影响,并对凝结芽孢杆菌电击转化条件进行优化。【方法】用穿梭质粒p NW33N电转化凝结芽孢杆菌P4-102B,系统地考察高渗条件下细胞生长阶段、感受态菌体浓度、电击缓冲液组分和复苏培养基组成等因素对转化效率的影响。【结果】同一电场压力下高渗体系转化效率较低渗体系明显提高且稳定性较好,菌体在含有0.5 mol/L山梨醇的LB培养基中生长到OD600为0.8时收集,用SMG[0.5 mol/L山梨醇,0.5 mol/L甘露醇,10%(质量体积比)甘油]电击缓冲液洗涤菌体4次制备感受态,在固定电场强度14 k V/cm、脉冲时间5 ms、1 mm规格的电转杯进行电击转化,电转化后立即加入含有0.5 mol/L山梨醇和0.38 mol/L甘露醇的LB复苏培养基培养,能够获得最佳的转化效率2.7×102 CFU/μg DNA。【结论】使用高渗电击转化法能够提高电击转化的稳定性和重复性,并且可以获得较高的转化效率。     

根癌农杆菌介导的Pr1基因在贵阳腐霉的组成性表达

【目的】构建组成性表达贵阳腐霉Pr1基因的载体pCambia-hph-Pr1,转化贵阳腐霉,以获得高毒力的基因工程转化菌株。【方法】以双元载体pCambia-Pnos-PNN-hph为基本骨架,将Pr1基因置于组成型启动子PgpdA和终止子TtrpC之间,获得含Pr1基因的表达元件。以贵阳腐霉菌丝体为受体材料,利用根癌农杆菌介导的遗传转化法转化贵阳腐霉,观察转化株的生物学特征和灭蚊毒力。【结果】转化株的菌丝生长速度和游动孢子产量与野生株无显著性差异。生物测定表明转化株对蚊幼虫平均致死率达到32.9%,比野生株提高了约一倍,并且使受试蚊幼虫生长速度明显减缓。【结论】利用根癌农杆菌介导的遗传转化获得了遗传稳定的高毒力菌株。     

甘油对杜氏盐藻电击转化的影响

通过在HEPES电击缓冲液中添加不同浓度的甘油,讨论了甘油对电转前细胞存活率的影响;通过在盐藻培养基中添加不同浓度的甘油,讨论了甘油对盐藻细胞生长的影响;使用含有不同浓度甘油的HEPES缓冲液介导质粒载体转入盐藻细胞,比较了甘油对于转化率的影响。实验结果表明,在电击缓冲液中添加0.5mol/L甘油能有效提高细胞存活率,促进转化细胞恢复生长,从而获得最佳转化效果。因此,0.5mol/L甘油可作为杜氏盐藻电击转化过程中一种良好的稳渗剂。     

甘蓝型油菜Fad2基因的RNA干扰及无筛选标记高油酸含量转基因油菜新种质的获得

利用已获得的油莱种子贮存蛋白——十字花科蛋白（cruciferin）基因的启动子和终止子,构建了无选择标记基因且同时具有正义及反义结构的油酰去饱和酶基因（Fad2）种子特异表达RNAi载体,并通过农杆菌介导的转化,获得了只含有油菜原有基因且Fad2基因表达受抑制的转基因植株。RT—PCR分析结果表明,在油酸含量达到83.9％的转基因植株中未检测到在非转基因植株中普遍存在的Fad2基因转录mRNA——一种典型的RNA干扰现象。通过对植株生长发育状态的观察比较,该高油酸含量转基因株系并未表现出双突变体中由于Fad2基因的失活所引起的植株抗寒能力差、发育迟缓、花蕾死亡、结实率低等不利农艺学性状。     

水稻幼胚电激转化及转基因植株再生

幼胚的遗传转化对研究植物胚胎发育相关基因的表达与调控具有重要意义 ,也为植物遗传改良提供新的技术。本研究借助一种自制的特殊装置 ,采用电激法将GFP基因转入 2 - 3天水稻幼胚 ,得到瞬时表达 ,4- 6天水稻幼胚经电激后再生了植株 ,并在愈伤组织阶段及R0植株中检测到GFP荧光的转基因植株 ,从而建立了水稻幼胚的遗传转化实验系统。在电容为 5 0 0 μF、电压为 30 0V/cm ,浓度为 10 0 μg/mL的条件下 ,幼胚GFP的电激转化频率可达 35 %。在pH 5 .8的电激缓冲液中 ,最高转化频率可达 40 %。在三种不同的启动子实验中 ,以Ubi启动子的转化频率最高。     

水稻幼胚电激转化及转基因植株再生

幼胚的遗传转化对研究植物胚胎发育相关基因的表达与调控具有重要意义, 也为植物遗传改良提供新的技术.本研究借助一种自制的特殊装置,采用电激法将GFP基因转入2-3天水稻幼胚,得到瞬时表达, 4-6天水稻幼胚经电激后再生了植株,并在愈伤组织阶段及R0植株中检测到GFP荧光的转基因植株,从而建立了水稻幼胚的遗传转化实验系统.在电容为500 μF、电压为300 V/cm,浓度为100 μg/mL的条件下,幼胚GFP的电激转化频率可达35%. 在pH 5.8的电激缓冲液中,最高转化频率可达40%.在三种不同的启动子实验中,以Ubi启动子的转化频率最高.     

A new inducible expression system in a transformed green alga, Chlorella vulgaris

Genetic transformation is useful for basic research and applied biotechnology. However, genetic transformation of microalgae is usually quite difficult due to the technical limitations of existing methods. We cloned the promoter and terminator of the nitrate reductase gene from the microalga Phaeodactylum tricornutum and used them for optimization of a transformation system of the microalga Chlorella vulgaris. This species has been used for food production and is a promising candidate as a bioreactor for large-scale production of value-added proteins. A construct was made containing the CAT (chloramphenicol acetyltransferase) reporter gene driven by the nitrate reductase promoter. This construct was transferred into the C. vulgaris genome by electroporation. Expression of CAT in transgenic Chlorella conferred resistance to the antibiotic chloramphenicol and enabled growth in selective media. Overall efficiency for the transformation was estimated to be approximately 0.03%, which is relatively high compared with other available Chlorella transformation systems. Expression of CAT was induced in the presence of nitrate and inhibited in the presence of ammonium as a sole nitrogen source. This study presented an inducible recombinant gene expression system, also providing more gene regulation elements with potential for biotechnological applications.     

无机碳源对小球藻自养产油脂的影响

旨在研究小球藻利用无机碳自养产油脂,考察了3种无机碳源 (Na2CO3、NaHCO3和CO2) 及其初始浓度对小球藻产油特性的影响。结果表明,小球藻能利用Na2CO3、NaHCO3和CO2产油;经Na2CO3、NaHCO3和CO2培养10 d后,随着每种无机碳源浓度的增加,小球藻产量均先增加后减少。小球藻经3种无机碳源培养后,其培养液pH值上升。最适宜的Na2CO3和NaHCO3添加量均为40 mmol/L,其生物量分别达到0.52 g/L和0.67 g/L,产油量分别达到0.19 g/L和0.22 g/L。在3种无机碳源中,CO2是最佳无机碳源,当CO2浓度为6％时,小球藻生长最快,生物量达2.42 g/L,产油量最高达0.72 g/L;当CO2浓度过低时,无机碳供应不足,油脂产量低;当CO2浓度过高时,培养液pH偏低,小球藻油脂积累受到抑制。Na2CO3和NaHCO3较CO2更有利于小球藻积累不饱和脂肪酸。     

不同光质对小球藻光自养培养积累油脂的影响

研究了5种光质对小球藻(Chlorella vulgaris)M209256生长和产油的影响。结果表明:蓝光为小球藻的最适生长和产油光质;与其他光质相比,蓝光培养的小球藻生物量和油脂含量均较高,为2.40×107个/mL和28%;红光培养的小球藻生长最慢且油脂含量最低,为1.32×107个/mL和15.13%,表现出明显的"红降"现象。在GCMS分析的基础上,对油脂甲酯化后的十六烷值进行评估,结果发现:蓝光的十六烷值最高;5种光质培养的小球藻所产油脂,甲酯十六烷值均在47以上。因此,小球藻油脂所制备的生物柴油具有较好的燃烧性能。     

4株沙漠小球藻对几种常用抗生素的敏感性研究

目的:对分离自新疆沙漠的4株小球藻GTD8A1、GTD4A-1、GTD7C-2和TLD6B进行几种常用基因工程抗生素的敏感性研究,以期筛选出沙漠小球藻基因工程中选择标记的抗生素。方法:运用藻株在液体培养过程中藻体颜色变化和血球板细胞计数的方法,系统性研究沙漠小球藻对几种常用基因工程抗生素的敏感性。结果:4株沙漠小球藻对卡那霉素和链霉素都非常敏感,敏感浓度(细胞致死浓度,下同)均为25μg/m L;对氯霉素也很敏感,GTD8A1、GTD7C-2和TLD6B的敏感浓度也均为25μg/m L,GTD4A-1的敏感浓度为100μg/m L;4株沙漠小球藻对氨苄西林和头孢霉素的敏感性都不是很明显,在一定的浓度范围,氨苄西林和头孢霉素对藻细胞的生长还具有促进作用,当氨苄西林和头孢霉素的浓度很高时才表现出一定的抑制作用。结论:卡那霉素和链霉素可作为沙漠小球藻基因工程选择标记中的2种抗生素,为今后建立其遗传转化系统奠定了基础。     

Increased pigment and lipid content,lipid variety,and cell and population size of the microalgae Chlorella spp. when co-immobilized in alginate beads with the microalgae-growth-promoting bacterium Azospirillum brasilense

Three strains of the freshwater microalgae used for wastewater treatment, Chlorella vulgaris and Chlorella sorokiniana co-immobilized separately in alginate beads with the microalgae-growth-promoting bacterium Azospirillum brasilense Cd, resulted in significant changes in microalgal-population size, cell size, cell cytology, pigment, lipid content, and the variety of fatty acids produced in comparison with microalgae immobilized in alginate without the bacterium. Cells of C. vulgaris UTEX 2714 did not change in size, but the population size within the beads significantly increased. On the other hand, C. vulgaris UTEX 395 cells grew 62% larger, but their numbers did not increase. The population of C. sorokiniana UTEX 1602 increased, but not their cell size. The content of pigments chlorophyll a and b, lutein, and violoaxanthin increased in all microalgal species. The lipid content also significantly increased in all three strains, and the number of different fatty acids in the microalgae increased from four to eight. This study indicates that the microalgae-growth-promoting bacterium induced significant changes in the metabolism of the microalgae.     

潮霉素B抗性为选择标记的整合型表达载体的构建及在米根霉中的遗传转化

为了建立适合米根霉的遗传转化体系,应用重叠延伸PCR的方法构建了以潮霉素B抗性为选择标记的单交换整合型表达载体p BS-hygro-ldh A;分别采用PEG/Ca Cl2介导的原生质体转化、原生质体电转化及萌发孢子电转化的方法将表达载体p BS-hygro-ldh A转化入米根霉AS 3.819菌株中,并研究了菌丝酶解时间、孢子萌发时间以及电转化电场强度对于转化效率的影响;通过荧光定量PCR(q PCR)对米根霉转化子基因组中质粒整合拷贝数进行了检测,并研究了其对米根霉转化子抗性稳定性的影响。实验结果表明成功获得整合了表达载体p BS-hygro-ldh A的米根霉转化子。菌丝酶解140 min产生的原生质体其再生率和转化率最高,原生质体电转化最佳电场强度为13 k V/cm,孢子萌发2.5 h转化率最高,萌发孢子电转化最佳电场强度为14 k V/cm。萌发孢子电转化方法转化率要高于原生质体转化的方法。荧光定量PCR检测结果表明,在一定范围内,高质粒整合拷贝数的米根霉转化子比较稳定。研究建立了用于工业米根霉菌株的遗传转化体系,为米根霉代谢调控研究以及菌种改造工作提供了基础与支持。     

A mutagenesis-based screen to rapidly identify phosphorylation sites in mitogen-activated protein kinase substrates

Electroporation is an important approach for genetic engineering experiments allowing for introduction of foreign DNA in a selected host. Here, we describe for the first time the use of glycine betaine as an osmoprotectant for electroporation of gram-positive bacteria Bacillus subtilis. High electroporation efficiency (up to 5×10(5) cfu/μg) was obtained using 7.5% glycine betaine. The new method improved the transformation efficiency of B. subtilis with linear integrative DNA nearly 700-fold compared with existing Bacillus transformation techniques.     

Optimization of electroporation for transfection of mammalian cell lines

Electroporation can be a highly efficient method for introducing DNA molecules into cultured cells for transient expression of genes or for permanent genetic modification. However, effective transformation by electroporation requires careful optimization of electric field strength and pulse characteristics. We have used the transient expression of the firefly luciferase gene as a rapid and sensitive indicator of gene expression to describe the effects on transfection efficiency of altering electroporation field strength and shape. Using the luciferase assay, we investigated the correlation of cell viability with optimal transfection efficiency and determined the optimal parameters for a number of phenotypically distinct mammalian cell lines derived from the nervous and immune systems. The efficiency of electroporation under optimal conditions was compared with that obtained using DEAE-dextran or calcium phosphate-mediated transformation. Transfection by electroporation using square wave pulses, as opposed to exponentially decaying pulses, was found to be significantly increased by repetitive pulses. These methods improve the ability to obtain high efficiency gene transfer into many mammalian cell types.