链霉菌SH-62中肠菌素生物合成基因簇的克隆及异源表达

通过生物信息学分析,在链霉菌SH-62的基因组中发现一个Ⅱ型聚酮合酶基因簇(ents),与已报道的来源于Streptomyces maritimus的肠菌素生物合成基因簇具有高度的相似性。通过构建和筛选链霉菌SH-62的基因组细菌人工染色体(BAC)文库,克隆得到完整的ents基因簇。将ents基因簇导入白色链霉菌中进行异源表达,HPLC和LC-MS分析结果表明该基因簇负责肠菌素的生物合成,从而证实了ents基因簇的生物学功能。     

罗中链霉菌耐碱菌株一新亚种的多相分类及基因组分析

耐碱微生物是新天然产物的重要来源,TRM49041是从新疆罗布泊地区渠沟沉积物中分离的一株耐碱菌株,可在pH8～10环境下正常生长。为探究该菌株分类学地位及代谢潜能,本研究从菌株形态特征、基因型特征、生理生化特征以及化学特征等方面对其进行鉴定,同时,对该菌株进行全基因组测序及分析。结果表明其具有链霉菌的典型特征,与罗中链霉菌相似,但又有明显区别,根据其特性确定为罗中链霉菌的新亚种,命名为罗中链霉菌耐碱亚种(Streptomyces luozhongensis subsp.alkalitolerant);其基因组全长为7 019 135 bp,共编码6 212个基因,GC含量为73.99%;通过antiSMASH预测分析,发现其中存在27个潜在的次级代谢产物生物合成基因簇,具有产生链霉素、衣霉素、星孢菌素、Ikarugamycin、JBIR-126和尼日利亚菌素的潜力,是一株新型化合物挖掘的候选菌株。菌株的鉴定及基因组分析为丰富物种资源库及次级代谢产物的深度挖掘奠定了理论基础。     

链霉菌GEMSM4(6)中聚酮合酶和非核糖体多肽合成酶基因的筛选及克隆

链霉菌GEMSM 4(6)的发酵产物具有抗革兰氏阳性菌和阴性菌的活性,同时还对酵母及丝状真菌尤其是植物病原菌,具有较强的抑制作用。本研究利用简并性引物对该链霉菌基因组中可能存在的聚酮合酶(PKS)和非核糖体多肽合成酶(NRPS)基因进行PCR扩增及序列分析,找到了3个NRPS及15个PKS基因的片段,其中PKS基因与Streptomyces violaceusniger Tu 4113的PKS基因序列同源性最高,达到91%~99%;而NRPS基因与数据库中已知的NRPS基因序列同源性仅为60%~62%。为克隆NRPS生物合成基因簇,构建了链霉菌GEMSM 4(6)的基因组细菌人工染色体(BAC)文库,通过PCR筛选得到包含有这3个NRPS基因的克隆子,为后期的异源表达及基因组发掘分析提供基础。     

硫藤黄链霉菌基因组表达文库的构建及筛选

为了探讨硫藤黄链霉菌中可能存在的次级代谢产物合成及调控机制,以链霉菌整合型质粒pJTU2554为载体,构建了硫藤黄链霉菌的基因组表达文库。以模式菌株变铅青链霉菌为异源表达宿主,通过生物活性筛选获得9株具有抑菌活性的异源表达突变菌株,同时通过PCR筛选获得多个含有聚酮合酶和非核糖体多肽合成酶基因的克隆子。TLC及HPLC-MS分析发现6个携带有aureothin生物合成基因簇的cosmid,通过异源表达在变铅青链霉菌中成功合成聚酮类抗生素aureothin,证实文库异源表达及筛选的有效性。     

吸水链霉菌ATCC29253产Hygrocins的条件优化

吸水链霉菌(Streptomyces hygroscopicus)ATCC29253能够产生多种具有较好生物活性的次级代谢产物,包括雷帕霉素、尼日利亚菌素、洋橄榄叶素、安莎类抗生素Hygrocins等.通过改变发酵的温度、pH及通氧量,探索菌丝体的最佳生长条件.利用正交试验优化改变培养基中各组分的含量,测试了不同的碳源...     

基于序列宏基因组学技术的芳香聚酮抗生素的发现

[目的]本文旨在筛选土壤微生物来源的芳香聚酮抗生素。[方法]通过宏基因组学技术,利用基于酮基合成酶基因(KSα)保守序列设计的简并引物筛选土壤宏基因组文库,获得含有芳香聚酮生物合成基因簇的阳性克隆。对阳性克隆质粒测序并通过BLASTx同源比对分析其所包含的芳香聚酮生物合成基因簇。通过接合转移方法将基因簇整合进异源表达宿主白色链霉菌基因组中,培养发酵接合子,利用高效液相色谱技术确定克隆特异性产物并对发酵产物进行抑菌活性检测。[结果]从珠穆朗玛峰土壤宏基因组文库第493号混合文库中扩增得到了1个KSα片段ZF493,蛋白序列分析显示其与酮基合成酶同源,文库筛选得到了含有其对应芳香聚酮生物合成基因簇的阳性克隆cos493。对cos493的测序分析显示其插入片段大小为34 kb,包括酮基合成酶基因(KSα,orf 21)、链长因子基因(KSβ,orf 20)、酰基载体蛋白基因(ACP,orf 19)、环化酶基因(CYC,orf 17和orf 18)、糖基转移酶基因(orf 12)、单加氧酶基因(orf 16)等芳香聚酮合成相关基因。ORF 21与化合物calixanthomycin A聚酮合酶的KSα有67%的相似性,ORF 20与化合物griseorhodin A的KSβ有49%的相似性。通过接合转移使含芳香聚酮合酶基因簇的cos493整合进白色链霉菌宿主基因组中。高效液相色谱分析发酵粗提物发现了2个克隆特异化合物峰,紫外光谱分析显示化合物1在223、296和420 nm处有特征吸收峰,化合物2在214、261和447 nm处有特征吸收峰,特异峰具备芳香聚酮化合物的紫外吸收特征。对发酵粗提物的抑菌活性检测发现,其对金黄色葡萄球菌有抑制作用。[结论]本研究运用基于序列的宏基因组学技术,在链霉菌宿主中表达了来源于土壤微生物的芳香聚酮合酶基因簇并产生了具有抗菌活性的化合物。     

变铅青链霉菌高效异源表达宿主SBT5的构建

以变铅青链霉菌TK24为出发菌株,依次敲除钙依赖抗生素(CDA)、放线紫红素(ACT)和十一烷基灵菌红素(RED)这3个内源抗生素的生物合成基因簇,同时在钙依赖抗生素基因簇原位整合了来自棒状链霉菌的全局性调控基因afsRScla,构建得到变铅青链霉菌菌株SBT5。将来自天蓝色链霉菌的放线紫红素生物合成基因簇导入SBT5中,接合子产生大量蓝色的放线紫红素,而出发菌株TK24只产微量蓝色抗生素;SBT5接合子的ACT产量也显著高于导入了额外act基因簇拷贝的出发菌株接合子。SBT5菌株次级代谢背景清晰,不产色素类抗生素和抗细菌抗生素,可作为高效宿主用于次级代谢产物基因簇的异源表达和筛选。     

全局调控基因对抗生素生物合成的影响

抗生素主要是由链霉菌发酵产生的,其生物合成受到严格和复杂的调控,全局调控就是其中重要的一类调控机制,在链霉菌中广泛存在,且作用方式多样、作用机制复杂。就近年来链霉菌中抗生素生物合成全局调控的研究进展进行综述,旨在对进一步阐明链霉菌次级代谢调控机制,并利用基因工程手段提高次级代谢产物产量及新型高产抗生素药物的研发有所裨益。     

接合转移技术将外源DNA大片段引入变铅青链霉菌中的研究

为了发展一种将150 kb及以上的外源DNA片段引入变铅青链霉菌(Streptomyces lividans)中的有效方法,以大肠杆菌-变铅青链霉菌穿梭细菌人工染色体为载体,将携带完整格尔德霉素生物合成基因簇的3个150~180 kb的外源DNA片段期望以接合转移的方式从大肠杆菌宿主菌(Escherichia coli ET12567/p UZ8002)中横向转移入变铅青链霉菌(Streptomyces lividans)TK23菌株中。结果表明,接合转移技术能够有效地将携带完整格尔德霉素生物合成基因簇的3个外源DNA大片段引入到变铅青链霉菌基因组中并稳定传代。     

拟无枝酸菌宿主构建及次级代谢基因簇异源表达

为将生长快、发酵时间短、遗传操作便捷的稀有放线菌拟无枝酸菌TNS106开发成异源表达宿主,通过同源重组将内源的瑞斯托霉素生物合成关键基因rpsA替换为ΦC31和ΦBT1噬菌体细菌附着位点attB,清除代谢背景并引入整合位点,得到菌株HXR1;将含有来自天蓝色链霉菌的放线紫红素基因簇或来自刺糖多孢菌的多杀菌素基因簇的质粒转到HXR1进行异源表达,检测发酵产物。结果显示,HXR1成功表达放线紫红素和多杀菌素;与红色糖多孢菌宿主LJ161相比,放线紫红素的产生提前1 d,产量提高1.3倍。拟无枝酸菌异源表达宿主HXR1可为从链霉菌和稀有放线菌中发现新的次级代谢产物提供有用的平台。     

链霉菌702抗尖孢镰刀菌次级代谢产物的分离鉴定及活性研究

从链霉菌702代谢产物中分离纯化抗尖孢镰刀菌的活性成分.以抗尖孢镰刀菌活性为导向,采用多种色谱分离技术对活性成分进行分离纯化,并对其理化性质和波谱学数据进行测定和综合解析,鉴定其化学结构.结果从链霉菌702代谢产物中分离得到1个多烯大环内酯化合物,经鉴定为制霉色基素(Fungichromin),该化合物具有显著的抗尖孢...     

海绵共附生放线菌Streptomyces sp. A01059抗稻瘟病活性物质的分离研究

对海绵共附生放线菌Streptomyces sp.A01059的发酵液进行研究,以获得有抗稻瘟病活性的化合物;用乙酸乙酯对发酵液进行萃取,然后用活性追踪的方法对乙酸乙酯萃取物进行分析,最后使用制备液相获得相应的活性部位;结果获得分子量为508和522的两个活性化合物;实验首次对放线菌Streptomyces sp.A01059的代谢产物进行分离研究.为稻瘟病的防治提供了新的途径.     

防治柑桔贮藏病害的抗生素筛选和应用的研究

控制青霉,绿霉和酸腐等病原菌是提高柑桔贮运效果的主要技术环节。我国自1972年开始使用甲基托布津(Topsin-M)、托布津(Topsin)和多菌灵(MBC)等化学农药处理柑桔以来,显著地减少了贮运过程中青、绿霉病的发生,在防腐方面取得了一定效果。但是,近几年来由于青、绿霉菌抗药菌系的出现,致使药效明显下降;而且,多菌灵等化学农药对酸腐菌又无抑制作用,从而在控制青、绿霉病的同时,使酸腐菌引起的致腐作用有所增     

抗农作物病原真菌的Streptomyces sp.IIR21菌株分离及其克拉维烷基因簇分析

从神农架烟草种植地土壤中分离出1株对7株农作物病原真菌具有抗性活性菌株,命名为ⅡR21菌株。采用琼脂块法测定,该菌株对稻瘟病菌、立枯丝核病菌、腐霉病菌、禾谷镰刀病菌和黄色镰刀病菌具有较强的抑菌活性。对该菌株的生理生化特性和16SrRNA基因序列同源性比对,初步鉴定ⅡR21菌株属于链霉菌属。经过有机溶剂萃取、硅胶柱层析、薄层层析和制备型高效液相色谱对ⅡR21菌株发酵液进行分离纯化,获得了1个纯度为90.34%的具有抗稻瘟病菌168菌株活性的化合物单体。采用高通量测序技术对ⅡR21菌株进行全基因组测序,通过全基因组序列分析,ⅡR21菌株基因组中包含克拉维烷的合成基因簇,并推测出克拉维烷的合成代谢途径。     

根癌农杆菌介导油菜CBF1基因转化拟南芥

[目的]为油菜CBF1基因应用于作物抗逆遗传改良提供理论依据。[方法]采用根癌农杆菌介导法将油菜CBF1基因转入拟南芥,筛选抗性转基因拟南芥植株,进行PCR检测和GUS染色。[结果]与不抗潮霉素的野生型拟南芥幼苗相比,对潮霉素具有抗性的转基因拟南芥幼苗的叶片比较大,根特别长。PCR检测表明38株抗性拟南芥植株中有29株能扩增出与目的基因大小一致的条带,阳性率为76.3%,而野生型拟南芥植株没有扩增出相应条带。阳性PCR扩增产物的测序结果表明油菜CBF1基因已经转入到拟南芥。GUS染色表明有22株转基因拟南芥植株呈现阳性。[结论]油菜CBF1基因可以整合到拟南芥基因组并能稳定表达。     

乙肝病毒表面抗原基因转化番茄

将乙肝病毒表面抗原 (HBs Ag)基因与 Ca MV3 5 s启动子及 nos终止子构建植物表达载体 p1 3 0 1 HBs,直接法转入根癌农杆菌 EHA1 0 5 (Agrobacterium tumefaciens) ,以该菌株介导叶盘法转化番茄 ,得到抗潮霉素的再生植株 .抗性苗总 DNA经 PCR、Southern斑点杂交证实目的基因已整合到番茄基因组中 ,EILSA检测证明在番茄中正确表达了乙肝表面抗原蛋白 .     

融合杀虫基因对甘蔗的遗传转化

[目的]利用MAR序列介导转基因表达及融合杀虫基因,以期克服外源基因失活,增强抗虫基因表达能力,延缓昆虫抗性的发生,获得高抗虫转基因甘蔗植株.[方法]以甘蔗品种ROC25为材料,进行愈伤组织、芽苗分化和生根的Hyg抗性筛选试验.利用农杆菌介导,将含MAR序列介导融合杀虫基因(AVAc-CpTI)导入甘蔗基因组.[结果]愈伤组织增殖、出芽时Hyg的最佳筛选浓度为50 mg/L,生根时Hyg的最佳筛选浓度为30 mg/L.获得13个MAR序列介导转基因表达基因系,48株Southern杂交阳性甘蔗植株;获得8个无MAR序列介导转基因表达基因系,7株Southern杂交阳性甘蔗植株.MAR序列介导转基因表达使转化过程中转基因系的获得数量提高了62.5%.[结论]建立了ROC25的潮霉素抗性筛选体系;MAR序列介导融合杀虫基因进行甘蔗遗传转化,可提高甘蔗外源基因转化效率.     

以基因枪法转化日本结缕草获得转基因植株

将含有DREB1A和gus基因的双基因载体质粒包裹在金粉上,以基因枪轰击日本结缕草胚性愈伤组织,以gus基因的瞬时表达研究日本结缕草基因枪转化参数.结果表明, 在1 100 psi压力下6 cm的轰击距离、每皿轰击2次的转化效果最好,而金粉和质粒用量对转化效率影响不显著;经过筛选和再生培养,检测到gus基因的稳定表达,并获得日本结缕草潮霉素抗性株系,PCR-Southern杂交证实外源DREB1A基因已整合到日本结缕草基因组中.      

PSY基因对大豆的遗传转化

以3个大豆品种的体细胞胚为受体，以PSY为目的基因，应用基因枪法对大豆进行了遗传转化，经大豆体细胞胚的继代筛选培养、萌发培养、芽诱导培养、生根培养和潮霉素选择培养，获得了完整的抗性再生苗，经PCR和PCR-Routhern分析鉴定，初步证明外源PSY基因已整合到大豆的基因组中。