促进真菌染色体重组的MCB^L共诱导平板的构建和应用

基于对樟脑（Ｃａｍｐｈｏｒ）和苯菌灵（Ｂｅｎｏｍｙｌ）可能分别诱导细胞核膜融合和染色体不分离性重组的机理认识,设计了ＭＣＢＬ共诱导平板,以察氏（Ｃｚａｐｅｋ）培养基含有１％Ｃａｍｐｈｏｒ及０５μｇ／ｍｌＢｅｎｏｍｙｌ为基础制作平板。以属间融合组合Ａｓｐｅｒｇｉｌｕｓｎｉｇｅｒ×Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａｒｅｓｅｉ为例,研究所设计的几种诱导平板处理方法对融合子代群体的基因型和表型变异的影响,结果表明常规分步诱导处理,杂合二倍体阶段缺乏或极短暂难以获得重组单倍体;而经过ＭＣＢＬ共诱导平板处理能够获得类型齐全的分离子,显著提高表观二倍化率和染色体不分离性重组单倍体的比率。显示ＭＣＢＬ共诱导平板能够有效地扩增捕捉到极短暂杂合二倍体的机率,促进不稳定异核体向重组单倍体的转化,扩增染色体不分离性重组频率。再生菌丝菌龄对共诱导效果影响显著。由此对共诱导机制和应用前景提出讨论。     

用构建的新型BmNPV载体在家蚕高效表达人β-干扰素

构建了家蚕核多角体病毒(Bombyx mori nuclear polyhedrosis virus,BmNPV)新型载体pBm92,该载体将多角体蛋白基因的起始密码ATG改变为ATT,然后在多角体蛋白基因的+12位后连接有5个外源基因的克隆位点。将HulFN-β基因克隆在多角体蛋白基因的+12位后,构建了pBmIFN+12;同时构建了HuIFN－β克隆在－3位后的转移载体pB．mIFN－3。将两种转移载体DNA分别与BmNPV基因组DNA共转染Bm—N细胞。利用重组病毒不产生多角体蛋白的特征,筛选重组病毒。用HuIFN－β基因探针与重组病毒DNA进行杂交鉴定。重组病毒BmIFN+12感染Bm-N细胞,其上清IFN活性为2．0×10⁶Iu／ml,将BmIFN+12注射5龄家蚕虫体,表达水平为5．O×10⁷Iu／ml,是HulFN-β基因克隆在多角体蛋白基因的-3位后获得的重组病毒表达量的2—4倍。构建的新型BmNPv载体能够在家蚕高效地表达HuIFN-β。家蚕虫体生产的rHulFN-β蛋白具有天然HuIFN-β的抗原性。     

DNA错配修复基因mutS的高效表达及表达产物活性鉴定

将DNA错配修复基因mutS（2.56kb）克隆于分泌型原核表达载体pET32a（+）上,以N端融合6个组氨酸的形式在E.coliAD494(DE3) 中进行了IPTG诱导表达。SDSPAGE分析证实有一与预期分子量相应的诱导表达条带,其表达量占全菌蛋白质的35％左右,且表达蛋白以可溶形式存在。利用固定化金属离子（Ni²⁺）配体亲和层析柱纯化目的蛋白,其纯度为90％以上。与含有错配碱基DNA双链的结合反应证明该蛋白具有特异性识别、结合含有错配碱基DNA双链的生物活性。     

嗜水气单胞菌外膜蛋白基因ompTS的高效表达及其免疫原性

根据嗜水气单胞菌外膜蛋白基因ompTS的核苷酸序列设计引物,运用聚合酶链式反应（PCR）扩增出与预期大小相符的基因片段。将此基因片段克隆至质粒pRSET A的BamHI和EcoRI位点,构建重组质粒,转化大肠杆菌BL21（DE3）,经IPTG诱导获得高效表达,SDS-PAGE蛋白电泳表明在39.9kD处出现超强特异带,占总蛋白的51％。以 Ni-NTA-Conjugate抗体进行Western blot分析证明该399kD的蛋白为所表达的融合蛋白。纯化融合蛋白注射雄性新西兰大白兔可诱导产生特异抗体。ELISA和Western blot检测结果显示,该抗体与表达的融合蛋白和从嗜水气单胞菌中提取的36.9 kD外膜蛋白均呈阳性反应,表明所表达的融合蛋白仍保持原有外膜蛋白的免疫原性,为此融合蛋白作为疫苗的候选成份提供理论基础。     

透明颤菌血红蛋白的表达对酵母中麦角固醇合成的影响

构建了含透明颤菌（Vistreoscilla）血红蛋白基因vgb和酵母遗传霉素（G418）抗性基因的重组质粒pVgbkanMX4,转化至酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae 1190中,经过分析,基因vgb在酵母细胞中得到表达。对重组菌和野生菌进行了摇瓶培养及5 L发酵罐培养的研究。在摇瓶实验中,重组菌的麦角固醇产量比野生菌有显著提高,在野生菌中的含量为0.573%、而在重组菌中的产量为1.07%。 经过30 h发酵罐培养的实验,野生菌中麦角固醇含量为0.9%,重组菌中其含量为1.38%,验证了摇瓶实验的结果。结果证明vgb基因有利于酵母中麦角固醇的合成。     

黑曲霉原生质体电融合研究

以NTG和UV分别对生淀粉糖化酶菌株——野生型黑曲霉N 11,N一16(Aspergillusniger)进行诱变处理获Lys^-和Arg^-两类营养缺陷型。采用纤维素酶和蜗牛酶复合酶处理其菌丝并探讨了酶浓及菌龄等因素对原生质体形成和再生的影响。以BAEKON-2000型基因转移仪将上述营养缺陷型进行原生质体电融台处理。产生高融合率的最佳参数为：脉冲幅度4．5kV,脉冲数32,脉宽62．5μs,电激时间0.2s,距离3mm,周期数10。融合率可达60％。经连续传代7次获得4株稳定的融合子,经孢子体积,核DNA含量,生长速度测定证明上述融合子是种内杂合二倍体。以PFA处理得稳定的单倍体分离子。     

人工合成的黑曲霉NRRL3135菌株植酸酶基因在毕赤酵母系统中的高效表达

本文以黑曲霉(Aspergillus niger)NRRL3135菌株植酸酶基因为对象,通过基因人工合成的方法去除了该基因的内含子与信号肽编码序列,换用在毕赤酵母(Pichia pastoris)中使用频率较高的密码子以优化其表达。该人工合成植酸酶基因(PhyA-as)以N端融合的方式正确插入到毕赤酵母表达载体pPICZαA。通过电击将重组表达载体整合入酵母染色体DNA中得到重组转化子。SDSPAGE结果与表达产物酶学性质研究表明植酸酶得到分泌表达,且与天然产物性质基本一致。筛选得若干株高产基因工程菌,其中SPANⅢ菌株达到了在摇床培养条件下,每毫升发酵液产生165000u植酸酶的水平,基本满足工业化生产的要求。     

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)半乳糖可诱导表达系统特性的研究

把大肠杆菌β一半乳糖苷酶基因克隆到带有酵母半乳糖可诱导启动子GALl的穿梭表达质粒pYES2中,并把得到的重组质粒分别转化到两种不同遗传性状的宿主菌中,其中一株菌为蛋白酶活性缺失90％以上的pep4-3突变菌株。通过比较两株重组菌产生的β一半乳糖苷酶活性水平发现在所述实验条件下,蛋白酶缺失突变菌株中产生的β一半乳糖苷酶活水平不仅均要高于另一对照菌株,并且pep4-3突变菌株表现出受葡萄糖阻遏的严紧程度高及对诱导反应迅速等特点。此外,带有重组质粒的pep4-3突变菌株在葡萄糖阻遏培养基中最大生长量和重组对照菌株基本相同,但β一半乳糖苷酶在pep4-3突变菌株中的表达对细胞生长的影响明显小于对照菌株。     

重组人卵透明带ZP3蛋白在毕赤酵母中的表达

利用P.pastoris表达人卵透明带ZP3蛋白。设计特定引物从全长hZP3 cDNA上扩增含跨膜区序列的人卵透明带ZP3基因片段,并在N末端接上串联组氨酸编码序列的重组基因序列;扩增片段插入表达载体pPIC9K中;线性化后的重组质粒转入P.pastoris中,用高浓度G418筛选高拷贝菌株,然后甲醇诱导目的蛋白表达。用SDS-PAGE和Western blot分析表达产物。结果发现P.pastoris表达的人ZP3蛋白可以分泌到培养液中,并且可溶性好。纯化前后的重组人ZP3蛋白均能与兔抗猪ZP3蛋白抗体发生交叉反应,证实表达的目的蛋白具有反应原性。     

扣囊复膜孢酵母β-葡萄糖苷酶基因在毕赤酵母中的克隆与表达

利用PCR技术,从扣囊复膜孢酵母的总DNA中扩增得到β-葡萄糖苷酶（β-Glucosidase）基因 (BGL1),长度为2596 bp,连接到pGEMT载体上,用限制性内切酶切下目的基因,插入到巴斯德毕赤酵母表达载体pPIC9K中,使之位于α-因子信号肽下游,且与之同框, 构建成重组质粒pSHL9K。 通过电转化将重组质粒pSHL9K插入到Pichia pastoris GS115菌株染色体中,获得高效表达BGL1基因的毕赤酵母重组工程菌株。重组酶的最适温度为50℃,最适pH为5.4。培养基中β-葡萄糖苷酶活性最高可达47U/mL。     

整合型vgb基因载体的构建和研究

运用染色体-质粒同源基因重组的方法将外源Vitreoscilla血红蛋白基因(vgb)整合在大肠杆菌JM105染色体的苏氨酸操纵子位置上,构建单拷贝的vgb表达载体VGl。VGl保持了vgb基因的生理功能,可在低氧条件下表达Citreoscilla血红蛋白使细胞适应贫氧环境;同时它克服了以质粒作为表达载体时vgb基因剂量和表达量过高带来的生理负担,因此可作为一种适于高密度培养的基因工程宿主菌。实验结果还显示vgb基因的表达使VGl与普通大肠杆菌相比在低氧条件下仍能维持较高的呼吸强度,说明vgb基因产物参与了细胞处于低氧水平时的代谢过程。     

以花药愈伤组织为受体的水稻转化和RNA干扰研究

在优化花培诱导培养基成分的基础上, 通过延长花药愈伤组织在诱导培养基上培养的时间和降低共培养过程中农杆菌浓度等, 成功地建立了以花药愈伤组织为受体的农杆菌转化体系. 并将白叶枯菌抗性基因Xa21作为该体系的模式基因导入到多个粳稻品种的花药愈伤组织中, 共得到了145个独立的转基因株系. 分子检测和田间抗性检测发现其中的140个株系的基因组含有外源的Xa21基因, 包括单倍体45株、二倍体87株和混倍体植株8株. 根据后代性状分离比和染色体的FISH分析可以确定, 在87个二倍体植株中有15株为纯合的加倍单倍体转基因植株; 再加上田间自然加倍和由秋水仙碱处理单倍体所获得的28株加倍单倍体, 共得到了43个纯合的加倍单倍体转基因株系. 还将该转化体系用于反向遗传学的研究. 一个在植物体内能转录产生双链RNA(double strand RNA, dsRNA)发夹结构的质粒pZ2RNAi被导入到水稻单倍体基因组中, 该dsRNA的靶目标是水稻的OsMADS2基因的转录物, 结果表明, 在转pZ2RNAi的单倍体水稻中, 靶基因OsMADS2的表达被特异地抑制, 并导致花器官形态的明显改变. 因此, 单倍体转化体系与RNAi技术相结合有可能成为在水稻和其他植物中功能基因组研究的一个新途径.     

尝试利用R-Q对应因子分析识别分群融合子代

在特定融合组合的子代群体中,以不同姊妹菌株作为观察样本(n=N),以蛋白质电泳全部谱带泳动率作为指标(p=P)。则所对应的谱带光密度扫描峰面积作为其观测值(x)(当某菌株缺乏某条带时,其峰面积记为零),利用R-Q对应因子分析程序,解析这个数据矩阵(X_nxp)。能够在同一标度的因子平面上考察这一特定融合重组事件发生后．姊妹菌株间和各菌株内蛋白质谱带位置与含量间以及它们相互之间的多重内在联系,从而推断子代群体与亲本的遗传继承关系。并由此来识别和分群姊妹菌株。这种探索具有拓展数值分类能力和指导融合育种实践的意义．     

有淀粉糖化酶活性的耐高温酿酒酵母的构建研究

通过诱导Hu—TY一1(耐高温酿酒酵母)产孢及单孢分离得到的单倍体株Hu—TY—l—A(Sa-ccharamyces cerevisiae)与具有STAl、STA2、STA3(淀粉糖化酶)遗传因子的酵母(S．Dias-taticus)单倍体和纯合二倍体进行相同交配型的种间原生质体融合,融合率为3．3×1O^-6-8．7×1O^-6。融合子的细胞形态、大小、DNA含量、生长和发酵特性等方面均不同于亲株。融合株BA-2、BA-3、CA-18、DA-2、CCA-30、其细胞体积与DNA含量为亲株之和,30℃生长速率与生物量为亲株的2—3倍,40℃生长速率与生物量为亲株HU－TY－1－A的1．3－1．6倍,能够利用淀粉,并且在40℃高温葡萄糖发酵酒精产率比糖化酵母高,比HU－TY－1－A低,是一些有淀粉糖化酶、耐高温的酿酒酵母新菌株。     

酿酒酵母与糖化酵母的种间原生质体融合及其融合子的鉴定

本文报道了酒精生产菌株K氏酿酒酵母Sacchormyces cerevisiae var.ellipsoideus的HUK-1(his-,二倍体,但在我们所试的5种产孢培养基上均不产孢)与糖化酵母Sac—charomyces diastaticus 7c(arg-,a)的种间原生质体融合,其营养标记互补的融合频率约是2．07×10^-6—3．40×10^-5。这些融合子曾在选择培养基MMs或Mmo上连续传代10次,以促进两亲核的融合。融合子的酒精发酵特性,细胞形态、体积大小、DNA含量、繁殖速率、发酵强度以及产孢能力等方面的观察和测定结果表明,均不同于双亲菌株。用显微操作器解剖了个别原养型融台子HU—KDF—185的4孢子子囊,在获得的93个单孢株中,其淀粉发酵特性和遗传标记均有双亲类型的分离或重组现象。上述实验结果充分证明了不同倍性的酵母之间可以通过原生质体融合获得种间杂种。     

Smad3基因剔除对小鼠造血功能的影响

研究Smad3基因剔除对小鼠造血功能的影响。实验小鼠分为5组,每组有Smad3基因剔除小鼠（Smad3^-/-）和其同窝孪生的野生型小鼠（Smad3^+/+）各1只。小鼠的造血功能用14天形成的脾结节(CFUS14)、多系祖细胞（CFUGEMM）、粒单系祖细胞（CFUGM）、红系祖细胞（BFUE）测定及外周血象、骨髓象等实验血液学指标来确定。每组小鼠取尾血作白细胞、红细胞和血小板计数,涂片作白细胞分类计数。将一侧股骨的骨髓冲出,制成单细胞悬液,计数其中有核细胞数,测定CFU-GM、BFU-E、CFU-GEMM值。将每只小鼠的4×10⁴个骨髓有核细胞,经尾静脉注入3只8～10周经致死量射线照射的同系雌性小鼠体内,测定14天的CFUS。取一部分胸骨、肝脏、脾脏固定做病理切片,其余胸骨冲出骨髓,涂片作分类计数。结果Smad3^-/-小鼠外周血白细胞和血小板计数明显高于Smad3^+/+小鼠,红细胞数无显著差异。外周血白细胞分类结果也表明粒细胞显著增高。骨髓有核细胞数无显著差异,CFU-GM显著增高,BFU-E 无显著差异,CFU-GEMM明显减少,CFU-S显著减少。病理形态学观察发现骨髓增生极度活跃,以粒系为主,肝脾无显著差别。骨髓涂片分类表明粒系增多,粒系：红系比例增高。因此得出结论Smad3基因剔除使小鼠造血干祖细胞数目减少,而且干祖细胞分化异常,向粒系分化增多。Smad3基因对造血系统的作用与TGF-β的作用有相关性。     

极端嗜热菌海栖热袍菌α-葡萄糖醛酸酶的高效表达和重组酶的纯化

α-葡萄糖醛酸酶作为木聚糖降解的限速酶之一,在木聚糖类半纤维素的生物转化中起着重要的作用。海栖热袍菌Thermotoga maritima是一个嗜极端高温的厌氧细菌,其产生的极耐热性酶类具有非常可观的工业应用前景。但热袍菌属Thermotoga的基因在大肠杆菌中的表达一般较困难。研究了T. maritima中的极耐热性α葡萄糖醛酸酶基因在大肠杆菌不同菌株中的表达水平及纯化技术。结果表明,稀有密码子AGA、AGG和AUA限制了该基因在大肠杆菌中的表达,在大肠杆菌BL21-CodonPlus(DE3)RIL可得到高效表达,重组蛋白表达量达20%,比酶活比野生菌株提高5倍;重组蛋白经热处理和金属Ni²⁺的亲和层析提纯后,达到了电泳纯,提纯倍数为5.1倍,收率为55.1%。对重组菌诱导表达条件的研究表明,营养丰富的TB培养基有助于重组菌的生长, 重组菌生长至OD₆₀₀为0.7～0.8时添加IPTG诱导5h后重组蛋白的表达量最高。     

SARS冠状病毒核衣壳蛋白在酵母中的表达与活性检测

用PCR扩增SARS冠状病毒N蛋白全长cDNA,克隆到酵母表达载体pPIC3.5K,构建pPIC3.5K-SCoVN酵母表达质粒。表达质粒线性化后电转化到毕赤酵母GS115中,经G418-RDB, MM/MD平板与PCR扩增筛选获得His⁺ Mut⁺ 重组菌株。比较研究了不同的培养基、溶解氧以及甲醇浓度对菌株生长与重组蛋白表达的影响。结果表明：FBS培养基最适宜重组菌的生长与表达,溶氧对菌体的生长与表达有显著的影响,甲醇诱导最佳终浓度为1％（V/V）,SDS-PAGE分析重组蛋白的表达量,发现重组N 蛋白表达量占细胞总蛋白的6％,每升培养基可以生产410mg重组N蛋白,生物量达45OD600。Western　blotting结果表明,重组N 蛋白对鼠源单克隆抗体以及SARS病人恢复期血清具有较强的特异性反应。对摇瓶培养条件进行了发酵罐放大实验,结果生物量达到348OD600,表达量达到 2.5g/L,分别为摇瓶表达的7.7倍和6.1倍,为SARS早期血清学诊断研究以及为N蛋白在病毒复制以及致病机理的研究奠定了一定的基础。     

同源重组法构建多功能农药降解基因工程菌研究

构建遗传稳定的多功能农药降解基因工程菌可以为农药污染的生物修复提供良好的菌种资源,然而,构建遗传稳定且不带入外源抗性的基因工程菌是一个难点。通过以受体菌的16S rDNA为同源重组指导序列、sacB基因为双交换正筛选标记构建同源重组载体,二亲结合的方法将甲基对硫磷水解酶基因（mpd）整合到呋喃丹降解菌Sphingomonas sp.CDS1染色体的16S rDNA位点,分别成功构建了含1个和2个mpd基因插入到rDNA位点且不带入外源抗性的基因工程菌株CDSmpd和CDS-2mpd。同源重组单交换的效率为3.7×10^－7～6.8×10^－7。通过PCR和Southern杂交的方法验证了同源重组事件。基因工程菌遗传稳定,能同时降解甲基对硫磷和呋喃丹。甲基对硫磷水解酶（MPH）的比活在各生长时期均高于原始出发菌株,比活最高达6.22 mu/μg。     

pBR322-Red在大肠杆菌lac操纵子基因敲除和敲入中的应用

pBR32 2 - Red是一种新型重组工程系统 ,它携带了λ-噬菌体Red重组酶基因和一系列调控元件。对pBR32 2 Red最优重组条件进行探索后应用该质粒提供的体内同源重组功能 ,在菌株W3110体内 ,对染色体上的lac操纵子进行了基因修饰 ,包括 :①运用kan-sacB选择反选择方法和重叠引物方法敲除了阻遏基因lacI,②运用kan -sacB选择反选择方法和线性双链DNA介导的DNA重组方法将报告基因lacZ敲入lacA和lacY的位置 ,并且首次测定了报告基因lacZ在这三个结构基因位置的组成性表达情况。结果表明运用不同的重组策略 ,pBR32 2- Red系统都能方便有效地对大肠杆菌W3110染色体进行基因敲除和敲入修饰。