温泉土壤宏基因组文库构建及普鲁兰酶筛选

[目的]构建温泉土壤宏基因组文库并进行普鲁兰酶活性筛选,以期获得高活力、耐高温的新型普鲁兰酶基因.[方法]采用间接法提取温泉土壤样品中宏基因组DNA,经Sephadex G200（含2％ PVPP）凝胶柱和电洗脱两步纯化后,扩增16S rRNA序列,通过序列比对和系统发育进化树分析温泉土壤微生物的多样性;然后以pCC1FOS为载体构建温泉土壤宏基因组文库,并对所获得的宏基因组文库进行活性筛选.[结果]利用宏基因组技术提取温泉土壤样品中微生物的基因组DNA,构建了一个约含1 146个克隆的温泉土壤16S rRNA文库,经遗传进化分析,发现温泉土壤样品中的大部分微生物未被研究过,主要来源于厚壁菌门（Firmicutes）,其次为恐球菌—栖热菌门（Deinococcus-Thermus）和变形杆菌门（Proteobacteria）.用提取获得的宏基因组DNA成功构建了温泉土壤微生物宏基因组Fosmid文库,文库约含2.7万个克隆,平均插入片段长度为40.0 kb,文库外源DNA总容量为1.2×10^9bp;通过活性筛选共获得9个可表达普鲁兰酶活性的克隆.[结论]宏基因组文库技术是获取极端环境微生物新酶的有效手段,可为进一步挖掘普鲁兰酶的应用潜力及研究其耐热机理奠定基础.     

稻田土壤细菌宏基因组文库构建

为了从土壤宏基因组文库中筛选获得具有微生物农药活性的化合物及其基因簇,本研究构建了稻田土壤细菌宏基因组文库.采用直接裂解法提取土样DNA并对其纯化,之后RFLP-PCR分析土样DNA中细菌16S rDNA 基因的多样性,最后以提纯的土壤DNA为外源片段,以Fosmid载体构建了土壤宏基因组文库.提取纯化后的DNA片段大于23kb,RFLP-PCR分析土样DNA具有丰富的遗传多样性,构建获得的土样宏基因组文库约含10 000个克隆子,文库容量为3.56×10(8)bp.本研究掌握了构建土壤宏基因组文库的方法,构建的宏基因组文库可为后续的文库筛选以及获得绿色环保的微生物农药奠定了基础.     

不同日粮类型对绵羊瘤胃微生物木聚糖酶基因多样性的影响

选取安装有永久性瘤胃瘘管的中国美利奴绵羊4只,先后饲喂全粗料日粮和精料型日粮(精粗比3∶2),提取微生物宏基因组DNA。通过PCR产物克隆文库构建、DNA测序和序列分析以研究在不同日粮条件下,绵羊瘤胃微生物糖苷水解酶第10家族(GH10)和第11家族(GH11)木聚糖酶基因的多样性。结果表明,全粗料日粮时分别获得108和137条GH10和GH11家族木聚糖酶基因片段,精料型时分别获得145和235条GH10和GH11家族木聚糖酶基因片段,这些序列分别归属于19、20、53和26个操作分类单元(OUT)。DNA序列分析表明,GH10家族木聚糖酶基因片段与梭菌和拟杆菌来源的木聚糖酶基因有较高的相似性,GH11家族木聚糖酶基因片段与放线菌、麦角真菌来源的木聚糖酶基因有较高的相似性。饲喂全粗料日粮时,有57.9%的GH10家族序列与已知木聚糖酶基因的相似性小于90%;饲喂精料型日粮时,有65.4%的GH11家族序列与已知木聚糖酶基因的相似性小于90%。由此可见,绵羊瘤胃微生物GH10和GH11家族木聚糖酶基因序列具有丰富的多样性,并且大部分为新发现的序列。饲喂全粗料日粮时,更有利于发现瘤胃微生物GH10家族木聚糖酶新序列;饲喂精料型日粮时,更有利于发现GH11家族木聚糖酶新序列。     

稻瘟病抗性鉴定田土壤宏基因组文库构建及分析

从稻瘟病抗性鉴定田中提取土壤微生物宏基因组DNA,EcoRⅠ和BamHI双酶切后插入到经同样双酶切的pSK 载体中,转化至DH5α感受态细胞,构建了土壤微生物宏基因组文库。随机挑选了9个克隆测序,并通过NCBI的Blastx分析了序列可能所属的物种和基因。结果其中有6个能与库中序列达到较大匹配,3个的分析结果表明可能是新基因,说明所建文库的生物多样性和新基因数较丰富。     

南海北部巴士海峡深海沉积物中几丁质酶基因多样性分析

海洋微生物是新颖几丁质酶基因的重要来源。构建南海北部巴士海峡深海表层沉积物几丁质酶基因 文库,得到几丁质酶氨基酸序列共计114 条。以0.3 的距离划分OTU,得到54 个OTU 单元,丰富度指数Chao1 值 为159.86,多样性指数Shannon 和Simpson 值分别为3.39 和0.06。对54 条OTU 单元的代表序列,利用BLAST 程 序与GenBank 基因库中的序列比对,所有序列均发现具有几丁质酶基因的保守位点,相似性最高为97%,最低为 41%,31 个OTU 单元的代表序列来自于未培养微生物。结果表明,在南海北部深海沉积环境中具有丰富的几丁质 酶基因多样性,蕴藏着大量未知的几丁质酶基因资源。     

有机磷降解酶在烟草中的高效表达研究

有机磷化合物在农业生产中作为杀虫剂被广泛使用,在使用的同时也造成大面积的污染.本研究在烟草中表达细菌来源的有机磷降解酶基因ophc2,将有机磷降解酶分泌到植物体外,希望通过植物根系降解环境中的农药残留.构建了植物表达载体,包含CaMV 35S启动子序列、extensin序列、有机磷降解酶编码基因ophc2和nos终止子序列,命名为pBI-E-opphc2.胡萝卜extensin 基因的信号肽序列引导ophc2基因表达产物分泌到胞外.经过农杆菌介导的叶盘转化法转化烟草（Nicotiana tabacum cv. Xanthi）,共获得101株转化植株,PCR检测证实有80株含有目的基因片段.从80株中随机挑选60株经western杂交检测,有24株呈阳性.酶活性测定实验结果表明,转基因植株可以释放有机磷降解酶到培养基中,并且具有有机磷水解酶活性.对于转基因植物降解培养介质中和吸入植株中的有机磷农药的实际效果将在以后报道.     

一种直接用于PCR的土壤微生物DNA提取方法

以橡胶林土壤为材料,直接提取土壤微生物DNA。本实验介绍的方法不仅可以获得大片段,并且不需要纯化即可直接用于PCR扩增和DNA酶切等后续操作,每克土壤DNA提取量约为2.1～4.6μg。此方法操作简单、快捷、为土壤宏基因组文库的构建和土壤微生物群落结构的多样性分析提供基础。     

绵羊瘤胃细菌阿拉伯糖异构酶基因多样性的初步研究

L-阿拉伯糖异构酶可以催化醛酮糖的异构化反应,将D-半乳糖转化为D-塔格糖,从而在动物营养与食品应用研究中获得重视。动物瘤胃是一个特殊的厌氧环境,而瘤胃微生物含有大量的多糖降解酶的新颖基因。初步分析了绵羊瘤胃液中细菌来源的阿拉伯糖异构酶基因的多样性。以饲喂后4h的瘤胃液的宏基因组为模板,通过兼并PCR技术和内切酶方法获得了61条与已知序列相似性达68%~98%的阿拉伯糖异构酶基因片段,并对38条差异片断(相似性低于95%)进行聚类分析。结果表明普雷氏菌来源的L-阿拉伯糖异构酶基因在绵羊瘤胃中占有绝对优势(36/38), 而来自于Catonella morbi和Marinilabilia salmonicolor的L-阿拉伯糖异构酶基因则数量稀少(2/38)。研究结果不但丰富了L-阿拉伯糖异构酶的基因资源,并确定了普雷氏菌在绵羊瘤胃的重要性。     

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。     

内蒙古绒山羊Hoxc9基因克隆与序列分析

根据GenBank上已发表的Hoxc9基因序列和本实验室前期构建绒山羊cDNA文库中Hoxc9基因部分序列设计引物。利用PCR技术从内蒙古绒山羊血液基因组DNA中扩增了Hoxc9基因,目的基因片段纯化后连接到PMD19-T载体,将鉴定的重组质粒进行测序,测序结果通过与GenBank中序列比对分析,确定扩增序列为Hoxc9基因,将该基因DNA序列提交至GenBank,登录号为DQ873298,DNA序列长为3308bp,cDNA序列长783bp,编码260个氨基酸。在此基础上利用生物信息软件对该序列结构特征进行分析。     

污泥在花生上施用效果初报

通过田间试验初步探讨了污泥对花生产质量、土壤肥力以及花生与土壤重金属元素含量的影响。结果表明,每公顷施污泥7500￣30000kg比不施花生产量增加6.3%￣15.8%,且随着污泥用量的增加花生产量增加。污泥对改善花生品质,保持和提高土壤肥力具有作用。施用污泥处理花生和土壤重金属元素含量与不施污泥的没有明显差异,说明施用污泥不会产生重金属元素对作物和土壤的污染。     

有机磷农药降解菌的筛选及降解能力测定

从长期受有机磷农药污染的土壤中分离到4株能降解甲胺磷和甲基对硫磷的降解菌,初步鉴定:2株为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium),分别为BM1和BM2,1株为地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)BL4,1株为假单胞菌属菌(Pseudomonas)P3。摇床培养7 d后,除BM1外,BM2、P3、BL4菌株对甲胺磷和甲基对硫磷的降解率均在90%以上。盆栽试验表明:菌剂处理30 d后,对土壤中2种有机磷农药的降解率均在78%以上。     

来源于假单胞菌4-硝基酚降解基因簇中的偏苯三酚1,2-双加氧酶基因克隆和功能鉴定

通过富集培养的方法从农药厂废水曝气池的活性污泥中筛选到了一株既具有甲基对硫磷降解活性又可以有效降解4-硝基酚的高效菌株1-7,经16S rDNA鉴定为假单胞菌（Pseudomonas sp.）。根据4-硝基酚降解相关基因保守区设计简并引物扩增小片段,再应用TAIL-PCR克隆得到偏苯三酚1,2-双加氧酶基因dio1,基因全长873 bp,编码290个氨基酸,酶蛋白理论分子量为32.8 kDa。 doi1基因在E. coli BL21中过量表达,并通过Ni-NTA亲和层析纯化,结果表明该酶具有正常的生物学活性,证明了假单胞菌1-7可以通过偏苯三酚途径降解4-硝基酚。初步探讨了假单胞菌1-7的4-硝基酚降解机制。     

细胞表面展示有机磷水解酶的恶臭假单胞菌工程菌的构建及全细胞酶活性分析

利用丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)冰核基因的N-末端(inpn)作为锚定单元(anchoring mo-tif),通过与来自黄杆菌属(Flavobacterium sp.)的有机磷水解酶基因(opd 构建融合基因inpn-opd,并连接于假单胞菌表达载体Pymbp,然后导入恶臭假单胞菌(P.putida)野生型菌株AB92019,获得了能在其细胞表面展示有机磷水解酶并具有全细胞酶催化活性的重组工程菌MMBL-opd.SDS-PAGE结果表明,融合基因能表达产生80 ku的蛋白质.重组菌MMBL-opd在无抗性LB固体培养基上能稳定生长,所携带的外源质粒的稳定性达到100%;在添加100 μmol/L Go2 培养基上28℃培养48 h,表面展示的有机磷水解酶具有最高全细胞酶活性,为0.036 U/mg.用蛋白酶K消化处理重组菌表面蛋白可使其全细胞酶活降低92%.重组菌在PBS缓冲液中于4℃条件下保存30 d,仍能保持93%的全细胞酶活.     

硅硫材料对复合污染土壤镉砷赋存形态的影响

为探究含硅含硫材料对极重度(矿区)镉砷复合污染土壤镉、砷形态动态变化的影响,以及轻、重度镉砷复合污染耕地土壤与淹水条件下含硅含硫材料对土壤镉、砷形态变化的影响,本试验采集三种不同污染程度土壤(极重度矿区污染土壤、重度污染耕地土壤、轻度污染耕地土壤),通过室内土壤培养的方法模拟施用含硅含硫材料,研究单一施用(G、S)、混合施用(GS)和混合施用结合淹水处理(GSI)对轻、重度耕地土壤镉砷赋存形态的影响,单一施用(G1、G2、S1、S2)、混合施用(GS1、GS2)以及不同施用浓度处理对极重度矿区污染土壤镉砷赋存形态的影响。结果表明:含硅、含硫材料均能降低矿区镉砷复合污染土壤中弱酸可溶态镉含量,降低幅度为6.42%～13.46%,残渣态含量上升幅度为89.84%～248.57%,显著降低土壤中镉的有效性,其中施用量高的含硅含硫材料处理(GS2)效果最为明显。硅硫材料各处理使土壤中残渣态砷上升了4.74%～13.98%,降低了土壤中砷的有效性,其中施用量低的含硅含硫材料处理(GS1)效果最为明显。硅硫材料对轻、重度污染土壤中弱酸可溶态镉含量均有降低,降低幅度为10.14%～29.93%,残渣态含量上升幅度为21.89%～60.8%,所有处理中含硅含硫材料结合淹水处理(GSI)效果最好,但砷在淹水处理下反而使残渣态分别下降了16.51%～23.96%。含硅含硫材料可降低三种类型土壤镉、砷生物有效性,含硅含硫材料混合处理优于单一处理,耕地土壤GSI处理降低土壤镉砷有效性效果最好。     

钙镁磷肥和石灰对受Cu Zn污染的菜园土壤的改良作用

采用盆栽试验方法，研究了钙镁磷肥和石灰对受Cu、zn污染的菜园土壤的改良作用。结果表明，在添加钙镁磷肥和石灰的土壤中．小白菜的生长基本上未受重金属毒害的影响。单一Cu污染、单一zn污染以及Cu-Zn复合污染的菜园土壤上，小白菜的鲜重随着改良剂钙镁磷肥和石灰用量的增加而显著增加。在单一Cu污染、单一Zn污染以及Cu—zn复合污染的菜园土壤上，酸碱度随着钙镁磷肥和石灰的施入而变化，土壤的pH随着钙镁磷肥和石灰用量的增加而显著增加。在3种不同污染的土壤上，施用改良剂钙镁磷肥和石灰降低了重金属Cu和Zn的有效性。     

污泥对油菜生长响应及土壤理化性质研究

在脱水污泥施用量为栽培基质的0,10%,20%,40%,60%,80%和100%时,对油菜生长情况的影响进行了研究,同时研究了污泥的施用和油菜的种植对土壤中重金属含量的影响。结果表明:当污泥的施用量为80%～100%时,油菜无法生长;当污泥的施用量在10%～40%时,油菜获得了良好的生长响应,污泥的施用使土壤中重金属含量增加,但当污泥施用量为20%以下时,油菜的重金属含量是安全的,说明合理施用污泥,不会造成油菜重金属的污染;污泥的施用还增加了土壤中营养物质的含量,能够改良贫瘠土壤。     

有机磷水解酶及其细胞表面展示研究进展

对有机磷水解酶在酶学特性、蛋白结构和细胞表面展示等方面的研究进行了综述,并且对该领域的研究趋势进行了展望。     

有机磷农药广谱降解菌A1A18菌株(Brevundimonas sp.)的筛选、鉴定与降解特性分析

从宁夏有机磷农药污染土壤中筛选对毒死蜱、氧化乐果和水胺硫磷等3种常用有机磷农药残留具有降解能力的菌株,确定其降解能力的代际稳定性及其对土壤中有机磷农药的降解特性。采用选择培养法和牛津杯法筛选目标菌株,依据细菌形态学特征、生理生化反应及分子测序结果进行分类鉴定,气相色谱法检测液体培养环境和土壤中有机磷农药的残留量。结果表明:分离、筛选获得1株有机磷农药广谱降解菌A1A18菌株,鉴定为短波单胞菌属(Brevundimonas sp.);在液体培养环境中,A1A18菌株对毒死蜱、氧化乐果和水胺硫磷3种有机磷农药的降解率分别为45.82%、9.52%和13.96%;经10代培养,确定该菌株对3种有机磷农药的降解能力具有很好的遗传稳定性。在有机磷原药质量分数为1.0 mg·kg~(-1)干土的土壤中施用A1A18菌株,降解菌初始数量密度为0.2×10~8 CFU·g~(-1)干土,施药后第21天,土壤中毒死蜱和水胺硫磷的降解率分别达到88.81%和87.75%,较对照提高16.24%和24.62%;施药后第7天,土壤中氧化乐果降解率达86.19%,较对照提高12.69%。短波单胞菌A1A18菌株能促进土壤中毒死蜱、氧化乐果和水胺硫磷的降解,具有较好的田间应用潜力。