REMI介导电转化产甘油假丝酵母

为了分离耐高渗和甘油代谢相关基因,以Zeocin为选择标记,利用REMI技术电转化产甘油假丝酵母Candida glycerinogenes。考察了7种限制性内切酶对转化的影响,选择Hind III进一步优化了转化的几个条件。结果表明,在OD₆₀₀≈1.3 时收集细胞,在1.5 kV 电压下,感受态细胞浓度为2.0×10⁹个细胞/mL,100U Hind III时,能获得129个转化子/μg DNA的较高转化率,58% 的转化子稳定,表明REMI技术适合于产甘油假丝酵母的转化。     

耐高渗压高压甘油的一个假丝酵母新种：产甘油假丝酵母

从自然标本中分离获得一高产甘油的菌株ＷＬ２００２－５,仅发酵葡萄糖及微发酵蔗糖,能利用葡萄糖、蔗糖、乙醇生产、微利用甘油和柠檬酸,不利用肌醇,硝酸盐、与ＤＢＢ显色反应为阴性。     

耐高渗压高产甘油的一个假丝酵母新种——产甘油假丝酵母

从自然标本中分离获得一高产甘油的菌株WL20025,仅发酵葡萄糖及微发酵蔗糖,能利用葡萄糖、蔗糖、乙醇生长,微利用甘油和柠檬酸,不利用肌醇、硝酸盐、赤藓醇、阿拉伯醇、甘露醇,与DBB显色反应为阴性,可在含500g/L葡萄糖或100mL/L醋酸的培养基中及40℃下生长,可在水活度为0890～0900的培养基中生长,出芽生殖,易形成“假丝酵母菌型”假菌丝,不进行有性生殖,线粒体DNA的分子量为20kb,是假丝酵母属的一个新种,定名为产甘油假丝酵母(Candida glycerolgenesis Zhuge[WTBZ] sp.nov.)。     

运用穿梭载体建立产甘油假丝酵母质粒基因文库

产甘油假丝酵母WL2002─5既具有耐高渗压性能,又能以葡萄糖为原材料高产甘油,且耐高渗压性能与高产甘油的能力相关。本研究以大肠杆菌—酿酒酵母穿梭质粒YEp51为载体,通过对产甘油假丝酵母WL2002─5高分子量染色体DNA的提取、Sau3AI部分酶切、体外重组等建立起产甘油假丝酵母WL2002—5的质粒基因文库,库容为5．3×105,已满足对WL2002—5某一特定基因的克隆。     

不同发酵条件下产甘油假丝酵母有机酸代谢的研究

产甘油假丝酵母 (Candidaglycerolgenesis)发酵产生的有机酸对丙三醇产品质量和产率均有影响。发现在发酵其它条件恒定 ,装液比和玉米浆浓度增加时 ,发酵液总酸是递增的。在装液比为 0 2和玉米浆浓度为 8g L时 ,丙酮酸和乳酸在细胞生长期可分别积累达 4 1g L和 1 0g L ,比正常发酵时增加 2倍以上 ,丙三醇产率也低 ;然而 ,装液比为 0 0 8和玉米浆浓度为 4g L时 ,丙酮酸和乳酸产生较低 ,丙三醇产率较高 ,但乙酸积累比供氧不足时高 ,可达 2 6g L。发酵过程中有机酸被细胞代谢 ,含量逐渐下降 ,如在初糖浓度为 1 0 0g L时 ,有机酸在细胞生长期积累至高峰后 ,丙三醇和有机酸随之均降低至较低含量 ,并且丙酮酸或乳酸可以转化为乙酸。此外 ,在外加一些添加剂时对其产生有机酸也有影响 ,如添加 1 %油酸和VB1时可以降低乙酸的积累 ,同时增加丙酮酸的含量 ,丙三醇产量也有所增加 ;而丙酮酸结构类似物氟代丙酮酸和亚硫酸盐促进乙酸的产生 ,使酮戊二酸合成减少 ,丙三醇产量约增加 2 0 %。     

玉米浆在产甘油假丝酵母甘油发酵中的作用机理

以复合培养基和合成培养基进行比较发酵,研究了玉米浆在产甘油假丝酵母甘油发酵过程中的作用机理。结果表明:玉米浆中的磷、氮和微量元素是影响产甘油假丝酵母甘油发酵的3个关键因素。当玉米浆磷浓度为121·75mg/L(玉米浆浓度为14g/L),最大甘油转化率达到53·44%。玉米浆磷可以调节EMP途径与HMP途径之间碳架代谢流的分布,随着玉米浆浓度进一步增加,过量磷能抑制HMP途径而激活EMP途径,因而复合培养基各项发酵参数的变化非常显著。玉米浆氮对磷的调节功能有协同作用,但并不是产甘油假丝酵母甘油发酵的理想氮源。玉米浆中的微量元素能够显著提高葡萄糖的消耗速率、促进菌体的生长和增加甘油的产量。     

限磷对产甘油假丝酵母甘油合成与胞内磷积累的影响

研究了磷酸盐限量对产甘油假丝酵母甘油合成与胞内磷积累的影响。结果表明, 当酵母细胞从适磷或富磷培养基转接入低磷培养基时, 发酵过程中胞内积累的磷逐渐减少; 而当菌体从低磷培养基转接入适磷或富磷培养基时, 发酵过程中胞内聚磷酸盐的积累量迅速增加。当细胞在第14小时和第38小时从适磷培养基转接入低磷培养基时甘油得率分别高达60.9%和61.4%, 而甘油产率则分别为2.03 g/(L·h)和2.23 g/(L·h)。这些现象说明限制发酵培养基中的磷浓度是产甘油假丝酵母高产甘油的必要条件, 并为其反复分批发酵法生产甘油提供了重要依据。     

产甘油假丝酵母甘油合成关键酶编码基因的克隆

产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)作为优良的甘油生产菌株已经成功应用于工业化生产。但相对于酿酒酵母, 该菌株的耐高渗机理和甘油代谢的分子机制还不甚清楚。本文根据已公布的3-磷酸甘油脱氢酶基因的序列信息, 设计出一组寡核苷酸, 再运用简并PCR结合反向PCR技术从C. glycerinogenes的基因组DNA中获得了4 900 bp的核苷酸序列, 递交GenBank (No. EU186536)。该序列包含完整的编码胞浆3-磷酸甘油脱氢酶编码基因(CgGPD)开放阅读框及其上、下游调控序列。1 167 bp的开放阅读框编码388个氨基酸残基的蛋白。所演绎出氨基酸序列分析比对结果表明该基因产物的序列具有典型的胞浆3-磷酸甘油脱氢酶结构特征, 但与已鉴定的相关基因存在中等程度的同源性并在相应的辅酶催化位点和底物结合位点区域具有高度的保守性, 在氨基酸水平上与安格斯毕赤酵母的相似性最高, 达到70.9%。该基因在Saccharomyces cerevisiae W303A中异源表达能够显著提高细胞的甘油合成能力。     

耐高渗压是产甘油假丝酵母甘油高产的基础

运用化学诱变法从产甘油假丝酵母获得１９株渗透压突变株。对其生理及发酵性能的研究结果显示,所有渗透压敏感突变株的甘油产率皆显著降低并巨大多数渗透压敏感突变株的糖利用速度减慢．耐渗透压性能提高突变株的糖利用率几乎与亲株相同而甘油发酵性能改变呈现多样性,突变株如ＷＬ－ＯｓｍＤ、ＷＬ－ＯｓｍＦ以及ＷＬ-ＯｓｍＨ甘油转化率极度降低而突变株ＷＬ－ＯｓｍＢ的甘油耗糖转化率接近亲株。     

一些氨基酸对产甘油假丝酵母甘油生产的促进作用

以EMP途径与TCA循环中间代谢物的添加为对照,研究在尿素为氮源的产甘油假丝酵母发酵过程中添加氨基酸对甘油产量的影响。结果表明:对甘油产量有强促进作用的氨基酸有谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、甘氨酸、赖氨酸、酪氨酸、脯氨酸、组氨酸和丝氨酸,其最适添加浓度在0.26～0.45g/L之间,丙酮酸、α_酮戊二酸、草酰乙酸、柠檬酸和琥珀酸的最适添加浓度在0.24～0.42g/L之间;赖氨酸最适于在0h添加,丙酮酸和草酰乙酸在第14h,谷氨酸、谷氨酰胺、组氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、酪氨酸、甘氨酸、α_酮戊二酸和琥珀酸在第30h,天冬酰胺、丝氨酸和柠檬酸在第48h;在最适条件下添加这些促进剂,甘油产量均呈显著增加趋势,转化率和增加率分别达到60%和16%以上。氨基酸的作用机理为其脱氨形成的碳骨架经特定的分解代谢途径进入TCA循环,使其强化,导致碳代谢流在3_磷酸甘油醛节点处发生转移,使甘油合成途径的代谢流增加。     

在无天然游离质粒产甘油假丝酵母中非整合表达合成咖啡酸

【背景】咖啡酸（3,4-二羟基肉桂酸）是一种有多种生物活性和药用价值的天然酚类化合物,产甘油假丝酵母（Candida glycerinogenes）具有咖啡酸前体代谢途径,高耐酸且生长与发酵速率快,是潜在高产咖啡酸的底盘细胞,但无游离载体将影响咖啡酸合成的深入研究。【目的】探索在无天然游离质粒的C. glycerinogenes中构建操作更简便、表达能力更强的游离载体合成咖啡酸的可行性。【方法】筛选自主复制序列（autonomously replicating sequence,ARS）,构建适用于C. glycerinogenes合成咖啡酸的游离载体,并通过改造其ARS位置、标记基因URA5启动子长度、基因表达元件和利用Kozak序列优化表达并合成咖啡酸。【结果】构建的5个分别含不同ARS的载体中,pTGAPU-CA-AOX1t-KLARS在C. glycerinogenes中能自我复制并表达合成咖啡酸的基因,而且当ARS位于目的基因表达元件上游、URA5启动子截短250 bp,或分别采用Kozak序列与终止子URA5t后,咖啡酸产量较改造前均有明显提升,最高产量为初始产量的3.73倍,达29.1 mg/L,高于前期整合表达产量。【结论】在C. glycerinogenes中非整合表达合成咖啡酸且优于整合表达,为今后利用游离载体改造咖啡酸合成代谢途径提供了新工具,同时为其他无游离质粒菌株构建非整合表达体系提供参考。     

Transformation of taxol-producing endophytic fungi by restriction enzyme-mediated integration (REMI)

The REMI method was used to introduce the plasmid pV2 harboring the hygromycin B phosphotransferase (hph) gene controlled by the Aspergillus nidulans trpC promoter and the trpC terminator into a taxol-producing endophytic fungus BT2. REMI transformation yielded stable transformants capable of continuing to grow on PDA medium containing 125 mug mL(-1) hygromycin B. The transformation efficiency was about 5-6 transformants mug(-1) plasmid DNA. The presence of hph gene in transformants was confirmed by PCR and Southern blot analyses. To the authors' knowledge, this is the first report on the transformation of taxol-producing endophytic fungi by the REMI technique. This study provides an effective approach for improving taxol production of endophytic fungi by the genetic engineering of taxol biosynthetic pathway genes in the future.     

Tagging pathogenicity genes inUstilago maydis by restriction enzyme-mediated integration (REMI)

In the maize pathogenic fungusUstilago maydis integration of transforming DNA at homologous or heterologous sites is often accompanied by duplications of the DNA. We show that it is possible to generate single-copy integration events with high efficiency by restriction enzyme-mediated integration (REMI). In about 50% of cases, a plasmid that contains a singleBamHI site is integrated at chromosomalBamHI sites, ifBamHI is added to the transformation mixtures. In the other cases it appears that integration events have also occurred preferentially atBamHI sites, but without restoration of the recognition sites. Using REMI we have generated approximately 1000 insertion mutants. Pathogenicity tests demonstrated that about 1–2% of these mutants were unable to induce symptoms when testedin planta. For two of the mutants we have shown that the phenotype is linked to the insertion event.     

分别利用产甘油假丝酵母抗逆转录因子CgSTB5和CgSEF1对酿酒酵母菌株糠醛耐受改造

【背景】纤维素是生物转化解决能源问题的主要原料之一,其水解物中存在严重影响抑制菌株生长的糠醛,需脱毒才可应用于发酵,提高菌株耐受性是解决纤维素水解液实际生产应用的关键。【目的】酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是主要的纤维素水解液发酵工业菌株,但糠醛耐受性较低,通过分子改造获得具有高糠醛耐受性的菌株。【方法】利用新获得的产甘油假丝酵母(Candidaglycerinogenes)的相关抗逆转录因子CgSTB5、CgSEF1和CgCAS5,通过分子技术进行S.cerevisiae改造,考察其对酿酒酵母糠醛耐受性的影响,并尝试应用于未脱毒纤维素乙醇发酵。【结果】单个表达CgSTB5和CgSEF1的酿酒酵母,通过菌株点板实验表明菌株的糠醛耐受性提高25%以上,并且摇瓶发酵结果显示糠醛降解性能明显提高,生长延滞期明显缩短,S.cerevisiae W303/p414-CgSTB5的未脱毒纤维素乙醇发酵生产效率提高12.5%左右。【结论】转录因子CgSTB5和CgSEF1均能对提高酿酒酵母糠醛耐受性起到重要作用,并且有助于提高酿酒酵母菌株未脱毒纤维素乙醇发酵性能。     

红曲霉不同转化方法比较

为了研究红曲霉聚酮体途径,考察和比较了4种不同的转化方法以建立有效的红曲霉遗传转化系统。以潮霉素作为抗性筛选标记,pBC-Hygro作为转化载体,用基于原生质体的传统转化和电击转化、基于萌发孢子的电击转化以及REMI技术转化红曲霉。发现基于萌发孢子的电击转化由于转化率极低而不适于红曲霉转化。基于原生质体的传统转化和电击转化尽管每微克DNA分别能获得135个转化子和125个转化子,但因转化子稳定性差也适合红曲霉转化的转化。应用REMI技术,转化率提高约20倍,每微克DNA 2500个转化子,70%～75%的转化子的稳定,非常适合于红曲霉的转化。      

Variations in chromosome size and organization in Candida albicans and Candida stellatoidea

Candida albicans and the closely related species Candida stellatoidea are medically important diploid asexual yeasts. Clinical isolates frequently show variant electrophoretic karyotypes, apparently due largely to chromosomal translocations. These translocations seem to occur at hot spots characterized by the repeated DNA sequence RSP1. A programmed karyotypic rearrangement occurs in C. stellatoidea. Karyotypic rearrangement may serve as a source of genetic variation in these asexual yeasts.     

A Simple and Rapid Method for Genetic Transformation of Lactic Streptococci by Electroporation

An electroporation procedure for the plasmid-mediated genetic transformation of intact cells of Streptococcus cremoris and Streptococcus lactis was performed. Ten different strains were transformed. The method was simple and rapid and yielded transformant colonies in 14 to 24 h. The method was optimized for S. lactis LM0230, and transformation frequencies of between 1 × 10⁴ and 5 × 10⁵ transformants per μg of purified plasmid (pMU1328) were achieved routinely. The optimized procedure involved lysozyme treatment of cells. Transformation of LM0230 occurred at comparable frequencies with pLS1 (4.4 kilobase pair [kbp]), pMU1328 (7.4 kbp), and pAMβ1 (26.5 kbp). Plasmid DNA isolated from transformants had not undergone detectable deletions or rearrangements. Transformation was possible with plasmid DNA which was religated after restriction endonuclease digestion. Phage DNA-dependent transfection of S. lactis LM0230 and S. lactis C6 was also achieved.     

嗜热脂肪芽孢杆菌质粒DNA的高压电穿孔转化研究

采用高压电穿孔法将穿梭质粒导入了嗜热脂肪芽胞杆菌(Bacillusstearothermophilus)K1041和T521菌株.以对数生长后期的菌体制备K1041转化细胞,以LB平板上于50℃培养的过夜菌制备T521转化细胞,细胞密度为5～7×109细胞/mL.电击条件如下电容25μF,电场强度10.0KV/cm,脉冲控制器设定200Ω.K1041和T521最高转化效率分别达2.01×104和1.19×102转化子/μgDNA.此外,研究发现T521和K1041中存在着DNA的限制/修饰系统.     

Use of REMI and Agrobacterium-mediated transformation to identify pathogenicity mutants of the biocontrol fungus, Coniothyrium minitans

Restriction enzyme mediated integration (REMI) and Agrobacterium-mediated transformation (ATMT) were used to transform protoplasts or germinated conidia of the mycoparasite Coniothyrium minitans to hygromycin resistance. Using REMI, up to 32 transformants mug DNA(-1) were obtained, while 37.8 transformants 5 x 10(5) germlings(-1) were obtained using ATMT. Single-copy integrations occurred in 8% and 40% of REMI and ATMT transformants, respectively. A novel microtitre plate-based test was developed to expedite screening of 4000 REMI and ATMT C. minitans transformants. Nine pathogenicity mutants that displayed reduced or no pathogenicity on sclerotia of Sclerotinia sclerotiorum were identified.