碳阻遏因子CRE对匍枝根霉产纤维素酶调控作用的研究

为研究匍枝根霉(Rhizopus stolonifer)TP-02中碳代谢阻遏因子CRE对其产纤维素酶的调控特性,从其基因组DNA中扩增得到CRE全长基因,并利用重叠PCR(overlapping PCR)技术将潮霉素B抗性基因(hygB)插入其中,既破坏cre正常转录又提供了筛选标记。通过电转化将pUCm-T-cre-hygB导入匍枝根霉萌发孢子,经抗性筛选得到△CRE突变株。利用RT-qPCR对此突变株纤维素酶基因转录水平进行研究,发现 eg、bg、cbh1和cbh2 的转录均有所提高,分别为48.75%、26%、5.6%和38.6%。同时,△CRE突变株的纤维素酶在表达水平上也均高于原菌,其中内切葡聚糖苷酶酶活提高了58.62%。CRE的破坏在一定程度上减弱了碳阻遏效应,其对纤维素酶的调控具有特异性。其中,对内切酶的调控最为显著。此外,△CRE突变株在3%糖浓度下仍高产纤维素酶,这为后续酶系优化及产业化生产提供了一定的依据。     

匍枝根霉（Rhizopus stolonifer）As 3.38△6-脂肪酸脱氢酶基因的克隆与酵母表达

通过气相色谱法(GC)快速分析8种真菌的脂肪酸成分,发现匍枝根霉(Rhizopus stolonifer)具有较高的γ-亚麻酸含量,利用RT-PCR和RACE方法获得了全长为1475bp的匍枝根霉△6-脂肪酸脱氢酶基因的cDNA序列,其中开放阅读框为1380bp,编码459个氨基酸。生物信息学分析所克隆的基因具有△6-脂肪酸脱氢酶的典型结构:N端具有细胞色素b5结构、具有3个保守的组氨酸区序列和跨膜结构;把该基因的开放阅读框序列连接到表达载体pYES2.0上,构建重组表达载体pYRnD6D,并将其转入缺陷型酿酒酵母INVScl中进行表达。GC分析表明,该序列在酵母中获得了表达,表达产物表现出△6-脂肪酸脱氢酶的酶学活性,能将底物亚油酸转化为γ-亚麻酸。新生成的γ-亚麻酸占酵母细胞总脂肪酸的12.25%。     

里氏木霉组成型表达siRNA干扰cre1基因对纤维素酶表达的调控作用

使用组成型siRNA干扰载体对里氏木霉碳阻遏抑制因子CRE1进行siRNA干扰以研究其对里氏木霉纤维素酶基因表达的调控作用。根据里氏木霉cre1基因序列设计siRNA干扰片段。利用里氏木霉组成型表达载体将干扰片段分别构建至里氏木霉cre1干扰载体并将其转化里氏木霉QM9414。分别在48和144 h对各转化子进行纤维素酶酶活力测试(CMC酶活力测试和滤纸酶活力测试)及利用qPCR检测相关基因的表达。在诱导144 h时转化子的两种酶活力平均约比出发菌株高出1倍。qPCR检测cre1基因的表达结果表明,转化子的cre1表达量比出发菌株平均降低约50%,而ace1基因表达量变化不大。其他纤维素酶相关基因的表达水平也均高于出发菌株。通过组成型表达siRNA干扰里氏木霉cre1基因可以明显调控纤维素酶基因的表达,为研究纤维素酶的基因表达与调控提供参考。     

不同N端序列长度匍枝根霉△6-脂肪酸脱氢酶重组子的表达

克隆并在酵母中表达两个不同N段序列长度的匍枝根霉△6-脂肪酸脱氢酶重组子,其中长序列的重组子LYRnD6D是从匍枝根霉中克隆的△6-脂肪酸脱氢酶基因,编码459个氨基酸,N端序列为MSTLDRQSIFTIKELESISQRIHDG-DEEAMKFIII;短序列重组子SYRnD6D是预测的匍枝根霉△6-脂肪酸脱氢酶基因的ORF序列,N端序列为MKFIIIDKKVY,编码430个氨基酸;两个重组子均具有△6-脂肪酸脱氢酶保守的组氨酸序列和HPGG序列,长序列的N端比短序列长29个氨基酸残基(MSTLDRQSIFTIKELESISQRIHDGDE-EA)。两个重组子在缺陷型酵母中均得到了的表达,产生了γ-亚麻酸。利用酶的相对活力比较两个重组子在同一温度下的稳定性,长序列重组子的酶在15℃下反应4h后相对活力仍有74%,而短序列酶的相对活力只有43%,所以长序列重组子酶在低温下比短序列酶稳定性高,是因为长序列多出的氨基酸序列增加了酶的稳定性。     

多靶向沉默里氏木霉碳代谢阻遏物对纤维素酶活性和表达的调控研究

【目的】构建多靶向siRNA表达载体对里氏木霉碳阻遏抑制因子CRE1、CRE2、CRE3和CRE4进行同时多靶向siRNA干扰,以研究其对里氏木霉纤维素酶基因表达的调控作用。【方法】根据此前研究筛选出沉默cre1、cre2、cre3和cre4基因的4个最佳siRNA序列,设计并构建了A多靶向表达载体,另根据cre1、cre2、cre3和cre4基因中所含有的5个共有序列设计并构建了B多靶向表达载体,将两者转化至里氏木霉QM9414。经筛选后分别在48 h和120 h对各转化子进行纤维素酶酶活力测试(CMC活力测试和滤纸酶酶活力测试)及利用qPCR检测相关基因的表达。【结果】通过RT-qPCR测定结果表明,两种表达载体均可同时抑制里氏木霉的分解代谢物阻遏基因cre1、cre2、cre3和cre4的表达,纤维素酶活力比出发菌株明显升高,多靶向抑制菌株的CMC酶活和滤纸酶活比出发菌株平均提高了1.95倍和2.66倍。纤维素酶基因cbh1和egl1的表达水平比出发菌株也有明显提升,平均提高了3.83倍和3.95倍。纤维素酶相关基因xyr1的表达水平与出发菌株相比也明显上升,平均提高了2.78倍。【结论】多靶向沉默里氏木霉的碳代谢阻遏蛋白有利于解除葡萄糖效应,提高非还原糖的利用,从而提高纤维素酶的产量,使纤维素酶的表达得到更大的提升,为里氏木霉表达纤维素酶在分解代谢物阻遏基因调控方面提供了实验依据和新的技术思路。     

沉默里氏木霉组蛋白赖氨酸甲基转移酶基因对纤维素酶表达的影响

【背景】里氏木霉(Trichoderma reesei)是一种比其他真菌小很多的多细胞真核微生物,在工业上受到广泛应用,而里氏木霉QM9414是目前研究最多基因产纤维素酶丰富的突变菌株。【目的】构建里氏木霉中组蛋白赖氨酸甲基化酶(Histone Lysine Methyltransferase)基因hkmt的siRNA沉默载体和过表达载体来降低或者增强hkmt在里氏木霉QM9414中的表达量,以分析其对里氏木霉纤维素代谢的调控作用。【方法】根据里氏木霉hkmt序列设计siRNA沉默片段并用反转录的方法获得过表达hkmt片段。将沉默片段和过表达片段克隆至里氏木霉组成型表达载体中,构建沉默hkmt的载体和过表达hkmt的载体,并将其转化里氏木霉QM9414。通过荧光显微镜观察重组菌的菌丝生长情况,此外对各重组菌进行纤维素酶的滤纸酶活性(Filter Paper Enzyme Activity,FPA)和羧甲基纤维素钠酶活性(Carboxymethyl Cellulose Enzyme Activity,CMCA)的测试;利用荧光定量PCR的方法检测hkmt、纤维素酶基因cbh1、egl1及木聚糖酶激活因子xyr1的表达量变化。【结果】通过使用荧光显微镜观察,发现沉默、过表达hkmt重组菌的菌丝形态均与出发菌株无明显差异。荧光定量PCR测定结果表明,沉默载体和过表达载体可以分别沉默和促进hkmt的表达。沉默hkmt重组菌株中FPA和CMC酶活力相比出发菌平均升高2.5倍。此外,纤维素酶相关基因和激活因子在沉默hkmt重组菌中的表达量均有所增加,但是在过表达hkmt重组菌株中以上相应指标均呈现相反的趋势。【结论】组蛋白赖氨酸甲基转移酶基因表达产物负调控里氏木霉产纤维素酶基因的表达,这为提高里氏木霉产纤维素酶水平提供了参考,并为里氏木霉产纤维素酶的表观遗传调控研究提供了新的证据。     

敲除组蛋白去乙酰化酶基因hdac对里氏木霉纤维素酶表达的调控作用

[背景]里氏木霉(Trichoderma reesei)是木霉属中产纤维素酶最具代表性的真菌之一,表观遗传调控是不涉及DNA序列变化的可遗传变化,组蛋白去乙酰化是其中一种。组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDAC)负责脱乙酰化,敲除去乙酰化酶基因可引起菌株孢子、菌丝及纤维素酶活性等的一系列改变。[目的]通过敲除里氏木霉组蛋白去乙酰化酶基因(histone deacetylase,hdac)建立了里氏木霉hdac缺失突变株(T.reesei△hdac),以研究对纤维素酶基因表达的调控作用。[方法]利用Split-Maker技术构建了组蛋白去乙酰化酶基因敲除表达盒,并转化了里氏木霉T.reesei QM9414。经PCR及Southern blotting验证正确后,对突变体T.reesei△hdac连续7 d检测滤纸酶活(filter paper activity,AFP)、羧甲基纤维素钠酶活(carboxymethyl cellulase activity,CMCA),利用RT-qPCR检测纤维素酶及其相关基因cbh1、egl1和xyr1的表达。[结果]突变体T.reesei△hdac两种酶活力均显著高于出发菌株,分别高出8.00、30.00 IU/mL。突变体T.reesei△hdac纤维素酶及其相关基因cbh1、egl1和xyr1的转录水平分别为出发菌株T.reesei QM9414的6.50、6.01和4.51倍。[结论]里氏木霉中纤维素酶的基因表达明显受到组蛋白去乙酰化酶基因(hdac)的调控,这为研究里氏木霉表观遗传调控对纤维素酶的影响提供了新的证据。     

草酸青霉中一个编码锌指蛋白的基因的功能鉴定

草酸青霉是自然界中常见的产纤维素酶的丝状真菌,其基因组含有多个纤维素酶基因,能够分泌完整的纤维素酶系。真菌纤维素酶基因的表达主要是在转录水平上受到调控。通过对草酸青霉野生菌株HP7-1及其高产纤维素酶突变株EU2106的转录组以及基因组进行分析,获得了一批可能与突变株酶活变高有关的候选基因。HP7A1874是其中的一个候选基因,该基因在EU2106中的表达水平下降了82%。HP7A1874编码一个锌指蛋白,锌指结构域是转录因子所具有的典型结构之一。本研究通过基因敲除获得该基因的缺失突变株△HP7A1874,测定了突变株的纤维素酶和木聚糖酶活性。结果表明,HP7A1874缺失突变株的纤维素酶和木聚糖酶活与野生型菌株相比并无显著差异,说明HP7A1874与草酸青霉纤维素酶基因的表达调控无关。     

里氏木霉磷酸化蛋白质组的非标记定量分析

目的:利用液相色谱串联质谱和非标定量技术,研究里氏木霉中磷酸化蛋白在不同培养条件下的表达差异,以期获得与纤维素酶表达调控相关的磷酸化蛋白。方法:分别在阻遏条件、诱导条件和中性条件下培养里氏木霉,提取胞内总蛋白,进行酶切和非标记定量分析。结果:对比诱导条件与阻遏条件、诱导条件与中性条件、阻遏条件与中性条件下培养的里氏木霉的胞内蛋白表达量差异,分别发现差异蛋白90、61和90个。根据其功能,可将这些差异蛋白归为四类,即锌指蛋白、ATP结合蛋白、具有N-乙酰化转移酶活性的蛋白以及具有氧化还原酶活性的蛋白。它们主要参与糖酵解、蛋白质合成、DNA修复以及转录调节过程。结论:发现的这些差异蛋白为研究调控纤维素酶的表达调控提供了新的线索。     

拮抗匍枝根霉的生防菌R1B的筛选鉴定和抑菌活性分析

为防治梨软腐病,从不同植物内生菌中筛选匍枝根霉拮抗菌,同时研究其生防活性。用对峙培养法筛选拮抗匍枝根霉的内生菌;采用果实打孔接种法检验R1B对梨软腐病的防治效果,初步探讨其抗菌活性物质。结果显示来自霍山石斛的菌株R1B对匍枝根霉具有较好的拮抗活性,生理生化和分子鉴定表明R1B与贝莱斯芽孢杆菌具有最近的亲缘关系。菌株R1B几乎完全抑制匍枝根霉菌丝的生长;接种匍枝根霉4 d后,R1B完全抑制梨软腐病的发生,而对照全部腐烂。R1B中含有抗菌肽合成基因bacA(溶杆菌素)、ituC(伊枯草菌素)、bmyB(杆菌抗霉素)及fenD(丰原素)。抗菌二肽溶杆菌素以及伊枯草菌素和丰原素可能是菌株R1B合成的抗菌物质。R1B具有防治梨软腐病的良好潜力。     

东方肉座菌EU7-22纤维素酶基因的克隆及序列分析

东方肉座菌EU7-22与XC-9、里氏木霉、康宁木霉、黑曲霉、斜卧青霉进行产纤维素酶比较,结果表明菌株EU7-22具有较高的产纤维素酶能力及完整的纤维素酶系.根据里氏木霉和绿色木霉的外切葡聚糖酶,内切葡聚糖酶及β-葡萄糖苷酶相关基因序列,设计引物PCR扩增出菌株EU7-22 cbhⅠ、cbhⅡ、egⅠ、egⅡ及bgl Ⅰ.基因序列经NCBI Blast分析表明,cbhⅠ与绿色木霉cbh1基因(FJ871063)同源性最高达99％;cbhⅡ与康宁木霉cbh2基因(DQ504304)同源性最高达99％;eg Ⅰ与长枝木霉egl基因(GU144298)同源性最高达99％;egⅡ与绿色木霉eg2基因(EF602036)同源性最高达99％;bglⅠ与菌株Trichoderma sp.SSL bgl基因(FJ040193)同源性最高达100％.5种纤维素酶基因编码的相应氨基酸序列与其他木霉纤维素酶的氨基酸序列相似性也非常高.对上述纤维素酶基因编码的相应蛋白的分子量、等电点、N-糖基化位点、信号肽序列进行分析;对纤维素结合区及糖基水解酶家族特征结构区进行了定位;用SWISS-Model模拟了酶蛋白的三级结构.     

同源过表达mhr2基因可提高嗜热毁丝霉纤维素酶活性

为寻找新型的与纤维素酶相关转录调控因子,以嗜热毁丝霉(Myceliophthora thermophila ATCC42464)为研究材料,通过克隆嗜热毁丝霉mhr2基因序列,构建重组过表达载体,转化并筛选到转化子Mt O24中mhr2基因表达量比野生型菌株高204倍。蛋白浓度及酶活测定的结果显示,诱导培养72 h,转化子胞外蛋白浓度和滤纸酶活分别是野生菌的1.58和1.30倍;非诱导培养144 h,转化子胞外蛋白浓度和滤纸酶活分别是野生菌的1.87和1.49倍。实时荧光定量PCR的结果表明,转化子中主要纤维素酶基因egl1、egl3和cbh1、cbh2的表达量均有显著提高。研究初步证实了mhr2基因具有调控纤维素酶基因表达的功能。     

敲除里氏木霉hkmt基因可增强纤维素酶的酶活性和表达水平

表观遗传是不涉及DNA序列变化的可遗传变化,包括DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA调控等。在组蛋白甲基化修饰中,主要是组蛋白赖氨酸甲基转移酶（histone lysine methyltransferase,HKMT）参与调控。有文献报道,HKMT蛋白的催化核心为SET结构域,它具有促进或抑制基因表达的作用。在里氏木霉(Trichoderma reesei)中,HKMT对纤维素酶基因的表达调控的机制尚不明确。本文阐述了以里氏木霉为研究对象,利用Split-Maker技术构建了组蛋白赖氨酸甲基转移酶基因敲除表达盒,并转化了里氏木霉T. reesei QM9414。经PCR及Southern印迹验证正确后,显微镜观察到T.reesei Δhkmt菌株菌丝较长,分支较多。检测到突变体菌株连续7d滤纸酶活（filter paper enzyme activity,AFP）和羧甲基纤维素钠酶活 (carboxymethyl cellulose sodium enzyme activity,CMCA)。结果分别比野生型菌株高出5.00 IU·mL^-1、15.00 IU·mL^-1。利用RT-qPCR检测到突变菌株纤维素酶及其相关基因cbh1、egl1和xyr1的表达分别高出野生型4.51、3.87和2.51倍。通过对野生型菌株和突变菌株形态特征、纤维素酶酶活性、纤维素酶相关基因表达量的探索,为进一步研究里氏木霉表观遗传调控对纤维素酶表达的影响提供了新思路和实验资料。     

敲除里氏木霉hkmt基因可增强纤维素酶的酶活性和表达水平

表观遗传是不涉及DNA序列变化的可遗传变化,包括DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA调控等。在组蛋白甲基化修饰中,主要是组蛋白赖氨酸甲基转移酶（histone lysine methyltransferase,HKMT）参与调控。有文献报道,HKMT蛋白的催化核心为SET结构域,它具有促进或抑制基因表达的作用。在里氏木霉(Trichoderma reesei)中,HKMT对纤维素酶基因的表达调控的机制尚不明确。本文阐述了以里氏木霉为研究对象,利用Split-Maker技术构建了组蛋白赖氨酸甲基转移酶基因敲除表达盒,并转化了里氏木霉T. reesei QM9414。经PCR及Southern印迹验证正确后,显微镜观察到T.reesei Δhkmt菌株菌丝较长,分支较多。检测到突变体菌株连续7d滤纸酶活（filter paper enzyme activity,AFP）和羧甲基纤维素钠酶活 (carboxymethyl cellulose sodium enzyme activity,CMCA)。结果分别比野生型菌株高出5.00 IU·mL^-1、15.00 IU·mL^-1。利用RT-qPCR检测到突变菌株纤维素酶及其相关基因cbh1、egl1和xyr1的表达分别高出野生型4.51、3.87和2.51倍。通过对野生型菌株和突变菌株形态特征、纤维素酶酶活性、纤维素酶相关基因表达量的探索,为进一步研究里氏木霉表观遗传调控对纤维素酶表达的影响提供了新思路和实验资料。     

1-辛烯-3-醇防治采后桃果实软腐病的作用

【目的】桃果实易受匍枝根霉(Rhizopus stolonifer)侵染引起软腐病,导致果实采后腐烂损失严重。目前人工合成的化学杀菌剂是控制桃果实采后病害的主要方法,但长期使用容易带来食品安全隐患、病原菌抗药性和环境污染等问题。通过研究生物源抑菌成分1-辛烯-3-醇对桃果实软腐病的控制作用,为减少化学农药使用和控制采后桃果实软腐病提供理论基础。【方法】使用1-辛烯-3-醇熏蒸接种匍枝根霉(R.stolonifer)后的桃果实,对果实抗病相关基因表达和酶活性进行测定。通过离体试验,研究1-辛烯-3-醇熏蒸对匍枝根霉(R.stolonifer)菌丝和孢子的影响。【结果】55.80μg/mL 1-辛烯-3-醇熏蒸处理可以显著降低桃果实的发病率和病斑直径(P<0.05),提高几丁质酶(chitinase,CHI)和β-1,3葡聚糖酶(β-1,3-glucanase,GLU)的活性以及病程相关基因非表达子1(nonexpressor of pathogenesis-related protein 1,NPR1)、病程相关蛋白1(pathogenesis-related protein 1,PR1)、CHI和GLU的基因表达量。离体试验结果显示,1-辛烯-3-醇可抑制平板上匍枝根霉(R.stolonifer)菌丝的生长,使菌丝体细胞结构遭到破坏,同时显著降低麦角固醇含量(P<0.05),抑制孢囊孢子的萌发和芽管伸长,并通过破坏孢子的膜结构,引起活性氧(reactive oxygen species,ROS)暴发与线粒体损伤。【结论】以上结果证实,1-辛烯-3-醇熏蒸处理不仅能直接破坏匍枝根霉(R.stolonifer)的菌丝与孢子,还可通过诱导桃果实的系统获得性抗性(systemic acquired resistance,SAR)抑制采后软腐病的蔓延。     

粗糙脉孢菌C2H2转录因子家族基因敲除突变体产纤维素酶筛选分析

丝状真菌的木质纤维素水解酶基因的表达很大程度上受到转录水平的调控,对纤维素酶系调控转录因子的研究对提高纤维素酶的产量具有重要意义。为了挖掘纤维素酶表达新调控基因,本研究对粗糙脉孢菌锌指转录因子C₂H₂家族的57株基因敲除突变株在以2%结晶纤维素为唯一碳源的培养条件下进行产纤维素酶水平分析筛选。通过测定发酵液的蛋白、内切β-1,4-葡聚糖酶酶活、外切纤维素酶酶活、β-葡萄糖苷酶酶活、木聚糖酶酶活及生物量,发现突变株L-38、L-85、L-40、L-64、L-99、L-07、L-86在蛋白水平及内切β-1,4-葡聚糖酶酶活水平均比野生型有25%-77%不等的显著提高,而突变株L-87、L-06在蛋白水平及内切β-1,4-葡聚糖酶酶活水平均比野生型有65%-80%不等的显著降低。这些纤维素酶新调控基因的获得为后续相关表达调控的研究提供了新素材。     

中国匍柄霉研究II一新种及四个中国新记录

报道匍柄霉属的一新种亚小球匍柄霉Stemphyliumsubglobuliferum和四个中国新记录,小球匍柄霉、蔷薇匍柄霉、名张匍柄霉和番茄匍柄霉。新种除形态学研究外,分析了其与本属和其它相关属种的ITS和gpd(三磷酸甘油醛脱氢酶)基因序列的系统学关系,为新种的确立提供了分子证据。新种的模式标本(HSAUPIII00140)保存于山东农业大学植物病理系标本馆。     

葡枝根霉TP-02cDNA文库中两种新的β-葡萄糖苷酶基因的克隆及其在毕赤酵母中的表达

从具有良好降解纤维素能力的葡枝根霉TP-02的cDNA文库中筛选获得两个新的β-葡萄糖苷酶基因bgl1和bgl2,并在毕赤酵母中高效表达.阳性克隆在MM培养基中发酵84 h和1%的甲醇的诱导的情况下,产生的β-葡萄糖苷酶酶活达到峰值分别为8.2 IU/mL 和9.9 IU/mL,分别较原菌株葡枝根霉的β-葡萄糖苷酶酶活...     

里氏木霉中小分子RNA对纤维素酶表达调控的作用

目的:通过过表达小分子RNA和抑制小分子RNA功能,研究小分子RNA对里氏木霉QM9414纤维素酶表达的影响。方法:利用含里氏木霉强启动子Ppdc的质粒p-Ppdc'-Tcbh1,分别构建过表达载体和Tough Decoy(Tu D)序列,对里氏木霉QM9414的3个小分子RNA(mil R5、mil R7和mil R10)进行过表达和抑制,过表达和抑制后的小分子RNA表达量通过荧光定量PCR检测,最终测定转化菌株的滤纸酶活,研究过表达和抑制小分子RNA后对纤维素酶表达的影响。结果:过表达载体能提高小分子RNA的表达量,过表达重组菌株OE-mil R7的滤纸酶活明显提高;Tu D序列表达载体可抑制小分子RNA的功能,抑制小分子RNA的重组菌株Tu D7酶活略有下降。结论:mil R7可能参与纤维素酶表达调控,为对里氏木霉的产纤维素酶能力进行改造提供了新的靶点。     

根霉TC1653产纤维素酶提纯及酶学性质研究

对根霉所产纤维素酶酶系进行了分析并研究了部分酶学性质。实验选择超滤和凝胶柱分离相结合的方式提纯纤维素酶,结果显示根霉TC1653纤维素酶系是一个完全酶系,具有一个较为明显的内切葡聚糖酶组分。β-葡萄糖苷酶组分的最适反应温度为70℃,温度高于70℃时,活性迅速下降,但在这种高温下具有最高反应活性的酶很少见,很可能又是一种新的β-葡萄糖苷酶。