几丁质酶在农业方面的应用研究概况

目前,合成类杀虫剂和杀真菌剂的滥用造成了严重的环境污染。而几丁质酶有潜在的抗含几丁质的病原体的特性,因此在农业方面应用前景广泛。综述了在几丁质酶抗植物病原真菌、杀虫、抗细菌和果蔬采后病害的防治等方面的应用研究情况。在此基础上,对几丁质酶在生物农业上的应用前景进行了展望。     

生物信息学在几丁质酶研究中的应用

几丁质酶在防治病原真菌,抵御农业害虫,参与共生固氮及植物的生长调控等方面都有重要作用。几丁质酶种类较多,在大小、三维结构、理化性质和酶学性质等方面差异较大,因而,采用生物信息学方法快速有效地分析几丁质酶是十分有必要的。对将生物信息学应用到新型几丁质酶基因的发现、几丁质酶的结构分析、几丁质酶的后基因组分析以及在几丁质酶分析中出现的问题等几方面进行了综述。     

金属离子对苏云金芽孢杆菌几丁质酶活力的影响

几丁质酶(EC3．2．1．14)是细菌、病毒、真菌等微生物、高等植物和昆虫体内普遍合成的一种具有生物催化活性的水解酶类。它能特异地催化水解几丁质的β-1,4-糖苷键生成N-乙酰-D-氨基葡萄糖(NAG)。几丁质酶因为具有水解几丁质破坏围食膜的作用而被作为防治真菌病害和害虫的潜在靶标(蒋红彬等,2000；沙莉等，2003)。几丁质酶能增强苏云金芽孢杆菌(Bt)的杀虫效果，有利于克服或延缓昆虫对Bt的抗性。     

昆虫几丁质酶的分类、功能分析、重组表达及酶学性质的研究进展

昆虫几丁质酶及其类似蛋白在昆虫生长和发育阶段起到重要调节作用。最近几年,运用新的生物技术对昆虫几丁质酶的结构,时空表达,和组织特异性表达以及生物学功能进行了深入研究,取得了许多新的成果。本文就昆虫几丁质酶基因的结构特征,几丁质酶生理功能、重组表达特点、酶活测定方法及影响酶活性因素等方面进行讨论与综述。     

山冈单胞菌ZL261几丁质酶基因的克隆及原核表达

分离自西藏色季拉山海拔4 530 m高山草甸土壤的山冈单胞菌(Collimonas pratensis)ZL261具有很高的几丁质酶活性,为了明确其几丁质酶种类及作用特点,依据已报道的食真菌山冈单胞菌(Collimonas fungivorans)Ter331胞外内切几丁质酶基因chiI相关序列设计引物,利用分段扩增的方法得到了菌株ZL261几丁质酶基因,并对其序列和编码蛋白的氨基酸进行分析。结果表明,全长1 338 bp的chiIQ基因编码的几丁质酶ChiIQ由445个氨基酸组成,分子量为46.04 kDa,等电点为5.67。序列比对和同源性分析发现,该基因与食真菌山冈单胞菌Ter331几丁质酶基因chiI序列相似性最高(92%),其氨基酸序列含有几丁质酶GH18家族高度保守序列SXGG和GXDXDXE,因此,ChiIQ属GH18家族。利用双酶切法构建了ZL261几丁质酶基因原核表达载体,并在大肠杆菌BL21中成功诱导表达。本试验结果为后期研究几丁质酶在山冈单胞菌生防应用中的功能以及生防菌ZL261的开发和应用奠定了基础。     

土壤中几丁质酶的研究进展

几丁质酶是影响土壤中氮矿化的一种重要的酶,其分解几丁质控制着氮循环的关键步骤。本文对土壤中几丁质酶的分类、来源、分布、影响因素、催化动力学特性及测定方法进行了综合评述,以期为我国开展土壤几丁质酶的相关研究提供理论参考。     

硅对水稻几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性的影响及其与抗纹枯病的关系

在溶液培养条件下,以水稻抗病品种91SP和感病品种Lemont为材料,研究施硅和接种纹枯病菌对水稻纹枯病发生情况、外切几丁质酶、内切几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性的影响。结果表明,施硅能降低抗病品种91SP的纹枯病病级和病情指数,显著降低感病品种Lemont的病级和病情指数。在未接种纹枯病菌条件下,施硅增加了抗病品种几丁质酶活性,增加了感病品种的几丁质酶活性,但对β-1,3-葡聚糖酶活性影响不大。接种纹枯病菌后,水稻几丁质酶活性被迅速激活后又下降,施硅通过提高抗病品种91SP几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性,以及通过提高感病品种Lemont几丁质酶活性来增强对纹枯病的抗性,但感病品种Lemont施硅处理的几丁质酶活性降低幅度小于抗病品种91SP。     

黄冠梨几丁质酶基因家族cDNA全长序列克隆与分析

根据已知植物几丁质酶基因序列的保守区域,设计特异性引物,以梨黄冠品种叶片为材料,提取RNA,进行反转录,克隆获得5个几丁质酶基因cDNA片段,进一步通过RACE技术获得该基因的全长cDNA序列,依次命名为PyChi1、 PyChi2、 PyChi3、 PyChi4、 PyChi5,序列提交GenBanK,登录号为：FJ589783、 FJ589784、 FJ589785 、 FJ589786、FJ589787。序列分析结果表明,所获得5个几丁质酶基因,都具有完整的ORF和Poly(A)结构,与其他植物几丁质酶基因具有较高的相似性;5个基因的核酸序列的同源性约在35%~53%之间,PyChi1和PyChi4的氨基酸同源性最高,约85%,而与PyChi5约77%;在几丁质酶基因家族,分别属于Chitinase ClassesⅠ-Ⅴ,为5个不同类型的成员;不同类型的几丁质酶基因在核酸和氨基酸序列以及功能结构方面都存在着存在着显著的差异,主要表现在肽链特性和基因结构等方面。这为进一步研究梨几丁质酶的结构和功能奠定了基础。     

海洋细菌QDC01的鉴定及其几丁质酶基因的克隆与分析

海洋微生物是几丁质酶的重要来源。本研究从青岛海域海蜇(Rhopilema esculenta)体中分离到一株产几丁质酶的细菌QDC01,通过形态、培养特征以及16S rDNA序列同源性分析,将该菌株鉴定为嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)。根据已报道的嗜水气单胞菌几丁质酶基因相关序列设计引物,克隆了QDC01几丁质酶基因,命名为ahchi(GenBank:JX863407)。应用生物信息学软件对获得的基因序列及编码的蛋白序列进行分析,结果显示,ahchi开放阅读框(ORF)长2 100 bp,无内含子,其编码的蛋白由699个氨基酸组成,分子量为74.875 kD,等电点为5.81。序列比对和同源性分析结果表明,该基因与嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila subsp.hydrophila)ATCC 7966T几丁质酶基因(GenBank登录号:CP000462)的相似性最高,为98%;相应的氨基酸序列同源性为98%。系统进化分析以及Ahchi的保守结构域分析表明,Ahchi属于Ⅰ型几丁质酶,糖苷水解酶19家族。采用限制性内切酶(BamHⅠ和HindⅢ)双酶切法构建了原核表达载体pET-30a(+)-ahchi,并经IPTG诱导在大肠杆菌(Escherichia coli)中成功表达。在基础产酶发酵条件下,菌株QDC01所产粗酶液酶活力达0.21 U/mL,采用文献报道的优化产酶发酵条件,菌株QDC01所产粗酶液酶活力可达0.58 U/mL,是前人报道的产几丁质酶嗜水气单胞菌SWCH-6所产酶活力的1.49倍,同时也高于已报道的气单胞菌(Aeromonas sp.)CJ-5的酶活力(0.41 U/mL),为微生物源几丁质酶开发应用提供了又一优良种质资源。     

黄淮地区部分土壤中几丁质降解微生物及土壤几丁质酶活性

分析了采自黄淮部分地区２６个土样口的几丁质降解微生物的数量，种类和土壤几丁质酶活性，这些土壤中普遍存在大量的几丁质降解微生物，并可检测出几丁质酶活性，几丁质酶应是土壤累积的酶的一种，属于水解酶类。