青稞胆碱单加氧酶基因cDNA全长开放阅读框克隆及序列分析

甜菜碱是一种存在于多种生物体内的季胺类高效渗透调节剂,是由甜菜碱合成酶系催化的。为了研究甜菜碱合成酶系基因的表达和青稞高抗逆性之间的关系,我们以经200mmol/L NaCl预处理72h的青稞幼苗叶片及根中提取的总RNA为模板,采用RT-PCR技术,扩增得到全长1224bp,推测编码407个氨基酸残基的青稞胆碱单加氧酶(choline monooxygenase,cmo)基因cDNA全长开放阅读框(open reading frame,ORF),将其命名为hvcmo1并在GenBank中注册,获得登录号为GU810840。生物信息学分析表明,推定的氨基酸序列中含有与已报道高等植物胆碱单加氧酶氨基酸序列中的Rieske型铁硫簇结合区和单核铁结合基序等特征性结构域具有高度保守性的特征性结构域。与多种高等植物cmo基因进行序列同源性比对分析结果显示:hvcmo1的核苷酸序列与甜菜、盐角草、菠菜、辽宁碱蓬、拟南芥、玉米、水稻、高粱、羊草和大麦等植物的cmo mRNA编码区相似性分别为55.3%、55.4%、55.6%、5.9%、61.3%、82.6%、83.3%、83.4%、95.5%和99.5%。实验过程中,我们发现,青稞hvcmo1基因的表达必须被一定浓度的NaCl所诱导,说明hvcmo1可能在调节环境胁迫下青稞细胞内甘氨酸甜菜碱合成方面起着关键的作用,同时它可以作为研究环境胁迫下甘氨酸甜菜碱合成调节的模型。本结果为研究青稞甘氨酸甜菜碱合成酶系基因的诱导表达及其与青稞强抗逆性之间的关系奠定了基础。     

柑橘全爪螨田间种群敏感性测定及三种主要解毒酶活性比较

为明确重庆地区柑橘全爪螨Panonychus citri(McGregor)对常用杀螨剂的抗性水平,本研究采用阿维菌素、哒螨灵、三唑锡、螺螨酯4种不同类型杀螨剂对柑橘全爪螨重庆北碚种群、璧山种群、武隆种群和忠县种群进行了田间敏感性测定。结果表明,柑橘全爪螨4个种群对三唑锡表现最不敏感,致死中浓度LC50在209.9～370.9mg/L之间。璧山种群对阿维菌素敏感性最高,武隆种群和忠县种群对阿维菌素的相对抗性分别达12倍和11倍。哒螨灵监测结果表明,北碚种群的抗性水平显著高于其他3个种群。而北碚种群对螺螨酯的LC50仅为1.2mg/L,显著低于其他种群。柑橘全爪螨4个种群解毒酶活性研究发现,解毒酶活性的高低与不同种群抗性水平之间并没有明显相关性,这可能同各地区施药背景不同、综合防治措施不同、各杀螨剂作用机理不同、不同种群体内代谢抗性及靶标抗性水平差异有关。     

米曲霉裂解性多糖单加氧酶的异源表达与性质分析

【目的】裂解性多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)是一类以氧化方式断裂多聚糖糖苷键的新型木质纤维素降解酶,本文旨在挖掘新型LPMOs并研究其性质。【方法】从米曲霉中克隆LPMO基因,利用毕赤酵母表达系统进行异源表达,研究其酶学性质和还原剂对其活性的影响,进一步探讨LPMO与糖苷水解酶协同作用时的底物结合现象。【结果】Ao LPMO2和Ao LPMO5序列分析显示,两种蛋白都为辅助酶类9家族的LPMOs;电击转化至真核毕赤酵母GS115中,获得双拷贝转化子GS/AO5-4,经1%甲醇诱导4 d后,上清液蛋白表达量为0.19±0.01 g/L。重组蛋白分子量约34 k Da,高于理论分子量,推测可能存在翻译后修饰。酶学性质分析表明,Ao LPMO5对刺槐豆胶的最适反应温度和p H分别为60°C和5.0,Km和Vmax分别为8.72±1.99 mg/m L和109.4±12.8μmol/(s·mg)。0.1 mmol/L Cu^2+促进酶活性提高(7.10±1.32)%(P<0.05),0.5、2.0和2.5 mmol/L H2O2分别促进酶活性提高(21.11±6.17)%(P<0.01)、(20.22±1.13)%(P<0.01)和(18.40±2.86)%(P<0.01),而没食子酸和维生素C对活性无明显作用。在反应前期,Ao LPMO5与刺槐豆胶底物结合从而影响甘露聚糖酶Bs MAN3的降解作用。而在反应后期,Ao LPMO5与Bs MAN3则表现出协同增效作用。【结论】Ao LPMO5是一种全新的生物质降解酶,阐明其酶学性质和底物作用方式,将为天然木质纤维素类底物的高效转化与生物炼制,如第二代生物乙醇、功能性低聚寡糖等生产建立基础。     

基于氨单加氧酶基因的自养脱氮菌群结构分析

全程自养脱氮是一种在高氨氮低溶氧条件下完全由自养菌群作用脱除氮素的现象.以全程自养脱氮污泥为研究对象,特异性扩增氨单加氧酶活性基因amoA片段,建立克隆文库并对克隆序列进行系统发育学分析,考察全程自养脱氮系统从建立到退化过程中氨氧化菌的结构变迁.结果表明:Nitrosomonas oligotropha和Nitrosomonas europaea细菌是系统中的主要氨氧化菌,而随着系统的退化前者逐渐被后者完全取代,而氨氧化菌的种群变迁可能并不是全混流系统全程自养脱氮效率下降的原因.     

红灯食烷菌(Alcanivorax hongdengensis)黄素结合单加氧酶(AlmA)的基因克隆及其烷烃诱导表达

【目的】研究海洋烷烃降解菌新种模式菌株Alcanivorax hongdengensis A-11-3降解长链烷烃的分子机制。【方法】PCR克隆编码黄素结合单加氧酶的基因序列,利用生物信息学软件对序列进行分析,运用RT-PCR和实时荧光定量PCR技术分析基因在不同烷烃诱导下的表达水平。【结果】从菌株A-11-3中克隆获得了两个黄素结合单加氧酶基因片段(almA1和almA2)。它们编码的氨基酸序列与菌株Acinetobacter sp.DSM17874的AlmA同源性分别为58.6%和53.2%。实时荧光定量PCR分析表明,almA1基因只在长链烷烃(C28-C32)的诱导下上调表达,而almA2基因中能在更宽范围的长链烷烃(C24-C34)和支链烷烃诱导下上调表达。两者均在C9-C22的烷烃诱导下没有上调表达。【结论】黄素结合单加氧酶可能是A-11-3降解长链烷烃和支链烷烃的关键酶。     

裂解性多糖单加氧酶HcLPMO与纤维素酶协同降解纤维素

【目的】为研究HcLPMO的活性测定方法及其与纤维素酶的协同降解特性。【方法】利用大肠杆菌表达系统进行HcLPMO异源表达,研究以AmplexTM Ultra Red为荧光底物的LPMOs活性检测条件;研究HcLPMO与纤维素酶最优配比协同降解微晶纤维素及其他多种生物质底物的能力。【结果】表达条件确定最适装液量为20%,最适诱导温度为20°C。活性测定研究结果表明HcLPMO需先与铜离子结合才具有活性,电子供体抗坏血酸钠(ASC)最适浓度为10–4 mol/L,并发现AmplexTM Ultra Red浓度以及辣根过氧化物酶浓度对酶活的检测影响较小。HcLPMO与纤维素酶协同降解微晶纤维素研究确定HcLPMO与纤维素酶最优配比为2:3,葡萄糖产量相较纤维素酶单独作用提高了99.48%。此外,针对多种生物质底物,发现该酶与纤维素酶的复配体系对汽爆玉米秸秆和微晶纤维素的协同降解效果较好,相较于单独用纤维素水解酶,葡萄糖产量分别提高了63.81%和59.43%,而对碱处理玉米芯和木薯渣降解效果次之,葡萄糖产量仅分别提高35.41%和11.06%。【结论】HcLPMO与纤维素酶复配能够有效提高酶法降解纤维素效率;而底物前处理如蒸汽爆破或碱处理对于HcLPMO与纤维素酶协同降解木质纤维素影响较大。     

辽宁碱蓬胆碱单加氧酶基因克隆及转基因烟草的耐盐性

甜菜碱是生物体内普遍存在的一种很有效的渗透调节剂。在高等植物中,甜菜碱由胆碱经两步酶催氧化得到,即：胆碱→甜菜碱醛→甜菜碱,催化第一步反应的酶是胆碱单加氧酶（choline monooxygenase,CMO)。用RT-PCR和RACE技术从盐生植物辽宁碱蓬（Suaeda liaotungensis Kitag)中分离了CMOcDNA全序列,其中包括5′端非编码区123bp,3′端非编码区368bp。开放阅读框1329bp,编码一个由442个氨基酸构成的多肽,与菠菜,甜菜和山菠菜CMO的氨基酸序列同源性分别为77%,72%和74%。克隆了其编码区。构建了植物表达载体pBI121-CMO。根癌土壤杆菌（Agrobacterium tumefaciens)介导转化烟草（Nictiana tabacumL.cv.89),获得卡那霉素抗性植株,PCR和Southern杂交均证明外源CMO基因已整合到烟草基因组中,转基因烟草的甜菜碱含量明显高于对照。转基因烟草膜的相对电导率明显低于对照,说明盐胁迫下转基因烟草的膜结构所受损伤小于对照。转基因烟草具有一定的耐盐性。能在含250mmol/LNaCl的培养基中正常生长。     

棉酚和烟碱对棉铃虫的生长和细胞色素P-450单加氧酶活性的影响

以人工饲料添加法测定了 0 5%的棉酚和烟碱对棉铃虫的生长和细胞色素P 4 50单加氧酶 (简称P 4 50酶系 )活性的影响。研究结果显示 ,在测定浓度下 ,高龄棉铃虫短期取食含棉酚和烟碱的人工饲料后 ,对幼虫的生长没有显著影响 ,由此表明 ,棉铃虫对其主要寄主植物中的次生物质棉酚和烟碱具有很好的适应能力。与此同时 ,棉铃虫中肠微粒体P 4 50酶系的蛋白组成和酶活性发生了不同的变化 ,有升有降 ,有的没有变化。棉铃虫可能通过调整P 4 50酶系的各种蛋白含量和酶的活力水平 ,来适应对植物次生物质的代谢解毒的需要。另外 ,棉铃虫取食棉酚和烟碱后 ,细胞色素B5含量均显著提高 ,而细胞色素P 4 50含量均显著降低 ,细胞色素B5在棉铃虫对棉酚和烟碱的解毒代谢中可能发挥着更为重要的作用     

甲烷氧化细菌Methylosinus trichosporium 3011甲醇累积条件的研究

本文考察了甲烷氧化细菌Methylosi nus trichosporium 3011的生理特性及反应条件对甲烷单加氧酶和甲醇累积的影响。M.3011菌株在4℃保存30～40天内,菌株的细胞生长量和甲烷单加氧酶活性均不受影响。在生长对数期收获细胞,其甲烷单加氧酶活力最高可达125nmol甲醇/mg(细胞干重)·min。在M.3011菌株的生长对数期后期收集细胞,将反应菌悬液浓度控制在0.15—0.3mg(细胞干重/ml,pH为6.7,反应温度为35℃,甲醇累积量可达3.1μmol甲醇/mg(细胞干重)·h。反应液的磷酸缓冲液的最适浓度为60mmol/L。