聚苹果酸生产菌出芽短梗霉CCTCC M2012223的全基因组测序及序列分析

【目的】解析出芽短梗霉CCTCC M2012223的基因组序列信息,分析其代谢产物聚苹果酸、黑色素、普鲁兰多糖合成相关基因,为深入研究遗传多样性和代谢工程改造提供序列背景信息。【方法】使用Illumina Hi Seq高通量测序平台对出芽短梗霉CCTCC M2012223菌株进行全基因组测序,并对测序数据进行序列拼接,基因预测与功能注释,COG/GO聚类分析,比较基因组学分析等。下载其他5株出芽短梗霉基因组序列,比较分析6株菌的种内同源基因、全基因组进化以及代谢产物合成相关基因。【结果】出芽短梗霉CCTCC M2012223基因组序列全长30756831 bp,GC含量47.49%,编码9452个基因。比较基因组分析表明出芽短梗霉CCTCC M2012223的基因组组装长度最长,6株菌的同源基因数达到7092个,普鲁兰多糖和聚苹果酸合成相关基因的蛋白序列有很高的保守性。出芽短梗霉CCTCC M2012223和Aureobasidium pullulans var.melanogenum亲缘关系最近,而这2株菌的黑色素合成相关基因的蛋白序列有一些插入和突变。【结论】本研究解析了出芽短梗霉CCTCC M2012223的基因组序列信息,获得黑色素、普鲁兰多糖和聚苹果酸合成相关基因,为后续的代谢机制解析和改造提供相关依据。     

一株出芽短梗霉全基因组序列测定及其分析

出芽短梗霉因其发酵产物种类的多样性而具有广阔的工业应用前景。本研究利用下一代测序技术,对一株高产普鲁兰多糖的出芽短梗霉菌株(Aureobasidium pullulans CCTCC M 2012259)全基因组进行测序、组装和生物信息学分析。研究表明,该菌株的基因组全长约为26.37 Mb,共包含36条scaffolds和76 contigs,Gen Bank登录号:PRJNA350822。利用Gene Mark-ES软件对该基因组进行基因预测,共得到10 069个编码蛋白的基因。使用Blastp将其与Uniprot KB数据库中所有已知真菌蛋白进行比对,发现有6 218个预测蛋白与Uniprot KB数据库中的4 925个已知蛋白高度相似。利用DAVID工具对这些蛋白进行GO基因功能注释、KEGG通路注释和蛋白酶分析,分别注释得到4 444条GO功能条目、1 566条KEGG通路条目和1 740条蛋白酶信息。测定与分析为今后针对出芽短梗霉的功能基因挖掘以及分子遗传改造等工作的开展奠定了坚实的理论基础。     

出芽短梗霉A5产胞外多糖发酵条件的优化及产物结构鉴定

基于筛选获得能够生产分子量较高且无色素的普鲁兰多糖酵母菌株,对其进行菌株鉴定、产多糖发酵条件优化和多糖产物鉴定,旨在为工业上普鲁兰多糖发酵提供新的菌株来源。以YPD固体培养基为筛选培养基,氯霉素为筛选压力,曲利苯蓝为筛选指示剂;通过形态学,ITS间隔序列分析对筛选出的A5菌株进行鉴定。采用单因子优化A5菌株的最佳发酵条件;利用普鲁兰酶酶解并结合薄层层析法、红外光谱以及凝胶渗透色谱进行结构鉴定和分子量的测定。A5菌株鉴定为出芽短梗霉属,并被命名为出芽短梗霉A5。最优的发酵条件8%(w/v)麦芽糖,1%(w/v)酵母粉,2%(w/v)蛋白胨,0.5%(w/v)K_2HPO_4,0.06%(w/v)(NH_4)_2SO_4,0.03%(w/v)CaCl_2,pH6,7%(v/v)接种量;经过结构鉴定得知:该菌株的胞外产物是普鲁兰多糖,分子量为63.84 kDa。由此获得了一株生产普鲁兰多糖的出芽短梗霉菌株A5,产物无色素且分子量较高。经过初步的发酵条件优化,在最佳发酵条件下发酵培养后,获得普鲁兰多糖的产量为22.9 g/L。综合上述结果可知,菌株A5能够作为工业上生产普鲁兰多糖的重要候选菌株。     

响应面法优化普鲁兰多糖发酵培养基

以出芽短梗霉IFO 4464为实验菌种,采用响应面法(RSM)优化了出芽短梗霉IFO 4464产普鲁兰多糖的发酵培养基。通过实验得到出芽短梗霉最佳发酵培养基为蔗糖59.8g/L,硫酸铵0.7 g/L,硫酸镁0.3 g/L,磷酸二氢钾5.0g/L,氯化钾0.5g/L,氯化钠1.5g/L,酵母浸膏2.5 g/L,多糖产量可达21.92 g/L。     

出芽短梗霉新菌株RM1603产普鲁兰多糖条件优化及多糖分析

目的:出芽短梗霉RM1603是一株高产胞外多糖新菌株,通过优化其产糖条件,鉴定其多糖结构,为进一步开发利用RM1603产胞外多糖奠定理论基础。方法:以RM1603为出发菌株,在单因素分析确定最佳氮源与无机盐的基础上,利用正交试验探究RM1603最佳发酵产糖条件;薄层层析及红外光谱分析确定胞外多糖产物结构。结果:出芽短梗霉菌RM1603的初始多糖产量为28.91g/L,发酵条件优化后产糖量达到65.213g/L,提高了约2.3倍;结构分析表明RM1603的多糖产物为普鲁兰多糖。结论:出芽短梗霉RM1603是一株具有较大产糖优势,极具开发潜力的高产普鲁兰糖新菌株;奠定了开发利用RM1603生产普鲁兰多糖的理论基础。     

秋水仙素诱发的产普鲁兰出芽短梗霉的变异性

基础培养基中添加秋水仙素可提高出芽短梗霉的变异频率。将０．３％的秋水仙素溶液作用时间从５天延长到９天时,所产生的活性变异株数目相对减少。某些变异林有较高的合成普鲁兰（ｐμｌ）的能力,但与出芽短梗霉倍数性的提高无关。     

农杆菌介导的出芽短梗霉遗传转化及高效筛选聚苹果酸高产菌株

建立根癌农杆菌介导的出芽短梗霉遗传转化方法及T-DNA突变库,高效筛选聚苹果酸高产菌株及功能基因。通过含潮霉素和草铵磷抗性基因的农杆菌转化出芽短梗霉,抗性压力筛选及PCR验证建立根癌农杆菌介导的出芽短梗霉遗传转化方法,结合发酵液p H与聚苹果酸含量响应变化,微孔板高效筛选高产聚苹果酸的T-DNA插入突变株,基因组步移确定T-DNA插入位点及功能基因。结果获得遗传稳定的抗性基因菌株,每107个细胞可获得80-120个转化子,出芽短梗霉H27号T-DNA突变株聚苹果酸摇瓶发酵产量提高24.5%,基因组步移证实糖酵解途径磷酸甘油酸变位酶基因被破坏。成功建立了根癌农杆菌介导的出芽短梗霉遗传转化方法和T-DNA插入突变库,结合高效筛选方法为聚苹果酸合成功能基因挖掘及高产机制解析奠定基础。     

几株出芽短梗霉在不同发酵条件下产生多糖的比较

将已有的４株出芽短梗霉在摇瓶中于不同发酵条件下进行比较,考察了它们的生长情况,不同的碳源、氮源、磷酸盐、初始ｐＨ和通气量等对短梗霉多糖合成的影响,获得一株产短梗霉多糖的高产菌株,为以后工作打下良好基础。     

应用FTIR和NMR研究短梗霉多糖分子结构

短梗霉多糖是出芽短梗霉产生的一种胞外多糖,具有极好的成膜、成纤维、阻气、粘接、易加工、无毒性等特性,是微生物多糖中最令人瞩目的多糖之一．本研究应用ＦＴＩＲ和ＮＭＲ技术对由出芽短梗霉胞外产生的短梗霉多糖进行了分析．短梗霉多糖的红外光谱（４０００～４００ｃｍ－１）,具有明显的多糖特征吸收峰,证明多糖是由α－Ｄ－吡喃葡萄糖残基组成．应用先进的一维和二维核磁共振技术,在绝对温度３４３Ｋ下获得短梗霉多糖１Ｈ－ＮＭＲ谱和１３Ｃ－ＮＭＲ谱,确证短梗霉多糖的结构单元是α－１,４麦芽三糖,归属了短梗霉多糖的１Ｈ和１３Ｃ的全部化学位移     

茁芽短梗霉原生质体激光诱变及高产菌株筛选

目的：通过普鲁兰(pullulan)产生菌-茁芽短梗霉(Aureobasidium Pullulans)原生质体的激光诱变,以得到普鲁兰高产菌株。方法：利用正交实验研究了茁芽短梗霉原生质体的制备与再生并确定了其最佳条件为：菌体以1％的甘氨酸预处理;在0．1mol／L pH 6．0柠檬酸一柠檬酸钠缓冲液,含0．7mol／L NaCl的高渗稳定液中;经蜗牛酶0．2％、纤维素酶0．1％、溶菌酶0．2％的混合酶酶解15min。采用He-Ne激光诱变茁芽短梗霉原生质体筛选得到普鲁兰高产菌株J208,其蔗糖转化率达到53．3％,是原始菌株的10．6倍。结论：用激光诱变茁芽短梗霉原生质体是获得普鲁兰高产菌株的新途径。     

出芽短梗霉色素变异菌株R45的普鲁蓝糖发酵研究

用正交实验确定了出芽短梗霉（Aureobasidiumpullulans）色素变异菌株R45的发酵优化条件。在此条件下,摇瓶培养的普鲁蓝糖产量最高可达82．4g／L,转化率为54．9％。实验表明,CaCO3是多糖发酵的重要影响因素,多糖的合成与发酵pH值及细胞形态密切相关。     

卜多糖发酵条件试验

卜多糖(Pullulan)也称短梗霉多糖。我们从11株产卜多糖的出芽短梗霉中选出3.2756号菌株,经亚硝基胍处理,得到变异株N28,并对其产卜多糖的发酵条件进行试验,现报道如下。     

基于高通量测序的云南松转录组分析

采用新一代高通量测序技术平台Illumina Hiseq 2 000对云南松转录组测序,得到的数据进行de novo组装,获得80 000条Unigenes,N50为1 881 nt、平均890 nt。与公共数据库进行比对,注释到NR、NT、Swiss-Prot数据库的Unigenes分别为43 434、46 415、29 418条。将Unigenes与COG数据库比对,有14 792条Unigenes成功注释,根据功能大致分成25类;与GO数据库比对,有26 743条Unigenes获得注释,按功能分为细胞组分、分子功能和生物过程3大类55亚类,其中参与的生物过程较多;以KEGG数据库参考,有25 873条Unigenes参与128条代谢途径分支,以代谢相关的通路较为集中,并找到与木质素合成关键酶的Unigenes。这些研究极大地扩充了云南松的基因资源,将有助于云南松基因的发掘与利用、分子标记的开发及其种质资源遗传改良的研究等。     

草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫的转录组比较分析

【目的】草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是一种新近入侵我国的重要害虫。本研究旨在对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫两个不同发育阶段的转录组进行比较分析。【方法】利用高通量测序技术对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫进行转录组测序和数据组装,并对转录组数据进行功能注释和比较分析。【结果】经de novo组装共获得209 002条转录本,平均长度为687.55 bp,N50为982 bp。共有46 198条(57.43%) unigene在至少一个数据库中获得功能注释,其中1 713条(2.13%) unigene在所有数据库中均能获得注释。在GO数据库中获得205 269条unigene的注释,主要包括68个功能分类;在KEGG数据库中共有3 408条unigene得到注释,涉及277个代谢通路。共鉴定到424个嗅觉相关的基因,并且在雄性成虫和5龄幼虫之间的表达存在差异。通过比较转录组分析,在雄性成虫中鉴定到9 162个上调和6 399个下调差异表达基因(DEGs);功能富集分析发现在上调DEGs中涉及信息素以及信号转导的代谢通路显著富集,而下调DEGs中涉及解毒相关的通路显著富集。【结论】这些转录组数据为探究草地贪夜蛾的生长发育、嗅觉相关功能基因以及候选分子靶标提供资源信息。     

藏茵陈基源植物皱边喉毛花的全长转录组信息分析

皱边喉毛花为藏药藏茵陈基源植物之一,其包含丰富的药用成分。为进一步了解皱边喉毛花转录组,丰富其基因注释、代谢通路等遗传信息,该研究利用PacBio测序平台对皱边喉毛花叶片进行全长转录组测序。结果表明:(1)全长转录组测序共获得17 Gb的高质量数据,对795 698 个CCS序列进行聚类和去冗余,最终获得87 814 条高质量的全长转录本。(2)与7个数据库比对后,共有277 451 条转录本注释成功,其中注释到NR数据库的转录本最多,有39 214 条。26 396 条转录本成功注释到KOG数据库中,共有26 个子类。39 104 条转录本注释到KEGG数据库中,涉及6 个主要通路和40 个子通路。39 102 条转录本注释到GO数据库中,按分子功能、生物学过程和细胞成分3大类对注释成功的转录本进行分类。(3)SSR分析共鉴定到22 861 个SSR,其中单碱基重复最为丰富; 共检测到1 874 个转录因子和15 166 个长非编码RNA(LncRNA),而注释到转录本最多的转录因子家族是C3H。(4)筛选出55 条与单萜类及黄酮类化合物合成相关的转录本。该研究结果丰富了皱边喉毛花的转录组信息,为进一步筛选皱边喉毛花药用成分合成相关的关键基因提供了重要的遗传资源。     

茁霉多糖发酵及提取工艺条件研究

目的：茁霉多糖是一种新型多功能生物材料,该文拟对出芽短梗霉发酵茁霉多糖及其提取条件进行初步探索。方法：通过摇瓶培养确定了该菌株的发酵优化条件,在此条件下,获得了较高的多糖产量,同时通过醇提的方法对茁霉多糖的提取进也行了研究。结果：初步确定了茁霉多糖最佳发酵与提取条件。结论：摇瓶转速和发酵初始pH值是多糖发酵的重要影响因素,它们与多糖的合成密切相关。     

泽兰实蝇雄性附腺高通量转录组测序数据组装和分析

泽兰实蝇Procecidochares utilis Stone是恶性杂草紫茎泽兰Eupatorium adenophorum Spreng重要的专食性天敌。为进一步开发泽兰实蝇的基因资源,深入了解其遗传信息,本研究采用Illumina HiSeq 2000高通量测序技术对泽兰实蝇的雄性附腺组织进行了转录组测序,构建了转录组数据库,获得62 684 346条Clean Reads数据;拼接组装后获得89 195条Unigene数据,平均长度为898 bp;与NR、NT、KO、SwissProt、PFAM、GO、KOG七大数据库进行Blast信息比对(E-value为10~(-5)),共获得52 743个注释基因;与NR数据库比对发现,泽兰实蝇雄性附腺转录组基因序列与瓜实蝇Bactrocera cucurbitae具有较高的同源性,为29.1%;将泽兰实蝇转录组的Unigene的功能通过与KOG数据库进行注释比对划分为25类;GO数据库注释可分为3类,即细胞组分、生物过程和分子功能,共包括65个分支;KEGG分析发现,泽兰实蝇转录组数据中按照代谢通路可分为92类,利用Blast蛋白库比对和Estscan软件进行CDS预测,获得长度大于300 nt的CDS共48 509个;通过SSR分析,共获得69 352个SSR标记,数量最高的SSR类型为单碱基重复,为47 139条,出现频率为67.97%,最少的是五碱基重复SSR,只有27条,出现频率仅为0.039%。本研究中获得的转录组信息可为今后进行泽兰实蝇分子标记的开发和关键基因的克隆及功能分析等研究提供基础数据。     

基于RNA-Seq高通量测序技术的牦牛卵巢转录组研究:进一步完善牦牛基因结构及挖掘与繁殖相关新基因

RNA-Seq作为近年来新发展起来的高通量转录组测序技术,为大规模转录组学研究提供了一种全新的且更为有效的方法.目前该技术已广泛应用于转录组学中多方面的研究,尤其近年来,该技术在进一步完善基因结构信息及挖掘新转录本及新基因方面的功能也逐渐受到关注.本研究以牦牛卵巢组织作为研究对象,应用RNA-Seq技术对其进行高通量转录组测序分析,经测序后得到了一个包含26826516条过滤后测序读数,4828772880 bp的卵巢测序文库,比对分析显示,有16992条牦牛基因发生表达,其中3734条基因存在不同类型的可变剪接.功能分析表明,这些表达基因涉及多种GO分类及KEGG通路.进一步分析转录组数据发现,共有7340个基因的5′或3′端在原有基因组的位置基础上发生了延伸,同时还发现了6321个新转录本,定位回基因组预测显示,外显子数量为1~84个,其中2267个新转录本预测具有编码蛋白的能力.比对分析显示,共有1200~4993条新转录本分别与Nt数据库、Nr数据库及SwissProt数据库中的基因比对上,其中与牛相似性基因最多(41.4%),其次为野牦牛(33.0%)、绵羊(6.3%)、人类(2.8%)及小鼠(1.6%)等其他物种.进一步对新转录本进行GO分类注释,结果显示,与繁殖发育相关的GO分类占有较大比例,其中繁殖类别(reproduction)所涉及的新转录本最多.本研究结果为描绘牦牛卵巢正常转录组图谱及进一步探析牦牛繁殖性能提供了基础,同时证实RNA-Seq高通量转录组技术在完善基因结构及挖掘新转录本及新基因方面的具有强大的优势,为进一步完善牦牛基因组结构信息及挖掘潜在的新基因提供了丰富数据.     

颜氏大疣蛛毒腺转录组学研究

颜氏大疣蛛Macrothele yani个体大、毒性强、易取毒,是农林生态系统中害虫的重要天敌,也是天然药物研究工作者进行新药挖掘和毒液开发利用的重要选择对象。本研究利用高通量测序平台Illumina Hiseq 2000对颜氏大疣蛛雌雄成体的毒腺进行转录组测序和生物信息学分析,共获得转录组样本数据37.8 G,总计301 024条unigenes,总长度170 512 372 bp,最短201 bp,最长36 105 bp,平均长度566 bp,GC含量平均值为38.17%,N50长度为705 bp。将unigenes序列与NR（非冗余蛋白序列数据库）、String（蛋白质相互作用数据库）、Swiss-prot（蛋白质序列数据库）、Pfam（蛋白质家族数据库）、GO（基因本体论）、KOG（真核生物蛋白质直系同源数据库）、KEGG（京都基因与基因组百科全书）数据库进行比对（e≤10^-10）,分别获得31 409、6 549、11 817、8 216、11 480、7 804条unigenes注释。通过生物信息学对雌雄颜氏大疣蛛unigenes进行表达量分析,筛选高表达量且高可信度的差异表达基因,并进行对这些差异基因进行GO和KEGG功能富集分析;与雄蛛相比,雌成体有205条unigenes表达量上调,113条unigenes表达量下调。最后在所有的转录本数据中共比对到68条毒素相关序列。本研究获得的颜氏大疣蛛转录组信息,为颜氏大疣蛛的功能基因挖掘提供了重要的信息资源。     

锤胁跷蝽触角转录组分析

为了获得锤胁跷蝽(Yemma signatus Hsiao)触角基因信息,本研究使用Illumina HiSeq TM 4 000高通量测序技术对锤胁跷蝽成虫触角进行转录组测序和生物学信息分析。共获得61 080 938条clean reads,包括9.16 G (GenBank登录号:SRR3348966)。拼接115 491条unigenes,平均长度为578 bp,N50为863 bp。在7大数据库中注释到46 224条unigenes,其中在NR数据库中注释的基因最多,为32 842 (28.43%)条,与内华达古白蚁(Zootermopsis nevadensis)相似度最高(9.0%)。转录组数据分析鉴定出125个与嗅觉相关的基因,其中66个嗅觉受体、11个味觉受体、1个离子型受体、3个感觉神经元膜蛋白、30个气味结合蛋白和14个化学感受蛋白基因。本研究首次获得锤胁跷蝽触角转录组数据,并鉴定出嗅觉相关基因,本研究为今后利用嗅觉基因靶标防治害虫提供了分子生物学信息数据。