Construction of Recombinant Expression Plasmid pYELmleA of mleA Gene and Expression in Saccharomyces cerevisiae

苹果酸-乳酸酶是进行MLF的功能酶。笔者进行酒酒球菌SD-2a的苹果酸-乳酸酶基因重组表达质粒的构建。利用来自重组质粒pLmleA的，mleA基因，以PGK1强启动子和ADH1终止子为调控元件。以大肠杆菌-酵母菌穿梭质粒YEp352为载体，构建了重组表达质粒pYELmleA，并转化酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)YS58。酵母转化子用含有亮氨酸、组氨酸和色氨酸的YNB平板筛选鉴定。SDS—PAGE检测表明获得的转化子表达了约60KD的目标蛋白。斑点杂交检测表明目的基因mleA转化到受体菌中。获得的转化子在添加了L-苹果酸的培养基中培养4d；取培养液上清用HPLC检测L-苹果酸及L-乳酸含量，采用t检验进行差异显著性分析，结果表明mleA基因进行了功能性的表达，将L-苹果酸转化成L-乳酸，L-苹果酸和L-乳酸含量分别与对照差异极显著和显著，L-乳酸的生成量为1002—1106mg／L。苹果酸的相对降低率为19．16—22．34％。     

酒酒球菌在不同模拟酒培养基中的降酸效果研究

【目的】选择一种成分简单、降酸效果好的模拟酒培养基,为后续的苹果酸-乳酸发酵研究奠定基础。【方法】利用高效液相色谱等方法,分别测定不同时段酒酒球菌31 MBR和SD-2a在A、B、C、D4种模拟酒培养基中的L-苹果酸、L-乳酸质量浓度及pH值和OD值,研究不同培养基中L-苹果酸的降解效果。【结果】酒酒球菌31 MBR在A、B、D 3种培养基中的降酸效果基本一致,在第4天时L-苹果酸的降解率分别为90.75%,89.47%和91.92%,在C培养基中降解率稍低,为79.99%;SD-2a在B、D 2种模拟酒培养基中的降酸效果基本一致,第4天时L-苹果酸降解率分别为94.32%和91.49%,而在A、C 2种模拟酒培养基中降酸较慢,第4天时的L-苹果酸降解率分别为51.24%和69.21%。液相色谱分析表明,酒酒球菌31 MBR和SD-2a在A、B培养基中培养,均能够获得分离效果较好的色谱图。【结论】A培养基适于酒酒球菌31 MBR的苹果酸-乳酸发酵,B培养基适于酒酒球菌SD-2a的苹果酸-乳酸发酵。     

用苹果酸通透酶基因的特异性引物进行酒酒球菌快速鉴定

以Oenococcus oeni苹果酸通透酶基因为目标基因,设计了1对特异性引物PmlepL/PmlepR进行酒酒球菌的快速鉴定研究。结果表明,直接以O.oeni的菌落为模板,通过PmlepL/PmlepR引物的PCR扩增,可得到苹果酸通透酶基因的特异性条带;用此特异性引物进行供试乳酸菌的PCR鉴定,所有O.oeni菌系均得到特异性条带,而供试的其他种类乳酸菌未扩增出目标带。引物PmlepL/PmlepR可用于O.oeni的快速PCR鉴定。     

酿酒酵母与酒类酒球菌融合子特性及分子生物学研究

对酿酒酵母(S accharomy ces cerev isiae)与酒类酒球菌(O enos.oen i)的跨界融合子F-20-7进行抗生素筛选、降酸试验、生长试验等生产性能测试及相关基因鉴定研究。结果表明,氨苄青霉素对融合子的影响较小,融合子对L-苹果酸的降解率在54.06%~78.81%,在挑选出的融合子中仅有4株能够在YNB、模拟葡萄汁及天然葡萄汁中生长,其生长力较葡萄酒酵母差。PCR扩增结果显示,融合子质粒DNA中存在苹果酸-乳酸发酵的两个关键酶基因,即苹果酸-乳酸酶基因M leA和苹果酸-乳酸通透酶基因M leP,测序结果表明M leP基因与G enB ank中M leP基因序列的同源性高达97%,较好的解释了融合子的降酸行为。     

Integrated Expression of the Oenococcus oeni mleA Gene in Saccharomyces cerevisiae

Malolactic enzyme is the function enzyme which catalyses the reaction for L-malate converting to L-lactic during malolactic fermentation （MLF）. In this paper, researches concerning the malolactic enzyme gene mleA cloned from a patent strain Oenococcus oeni SD-2a screened in Chinese wine and integrated expressing in Saccharomyces cerevisiae were performed in order to carry out both alcoholic fermentation （AF） and malolactic fermentation （MLF） during winemaking, with a view to achieving a better control of MLF in enology. To construct the expression plasmid named pYILmleA, cloned mleA gene, PGK1 promoter, and ADH1 terminator were ligated and inserted into integrating vector YIp5. Yeast transformants were screened on SD/-Ura and identified by auxotrophic test, mating type test, and colony PCR. Target protein was detected by SDS-PAGE and the targeted gene integrated to the chromosome was detected by dot bloting hybridization. After the transformant was cultured in SD/-Ura adding glucose （10%） and L-malate （5 648 mg L-1） for 4 d, the culture supernatant was collected and L-malate and L-lactic acid contents were detected by HPLC. 1 278-1 312 mg L-1 L-lactic acids were detected, while the comparative drop rates of L-malate were 20.18-20.85%. L-malate and L-lactic contents of the transformants showed extra significant difference and significant difference with the control ones by t-test respectively. The result indicated that the functional expression was achieved in recombinants S. cerevisiae.     

昆虫抗真菌肽基因的分泌型表达及活性鉴定

 【目的】黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)抗真菌肽Drosomycin (Drs)及其同系物Drosomycin-like C (Drs-lC)和斑腹刺螠蝽(Podisus maculiverntris)抗真菌肽Thanatin对丝状真菌具有广谱高效的抑杀作用。实现抗真菌肽基因在酵母中的高效分泌型表达，对探讨利用转基因酵母的发酵液直接进行果蔬、食品和农产品防腐保鲜的生物技术研发有重要意义。【方法】将Drosomycin基因（Drs）及其同系物基因Drs-lC和Thanatin基因分别与酵母分泌型表达载体pPICZαA重组，构建成重组表达质粒pPICZαA-Drs、pPICZαA-Drs-lC和pPICZαA–Thanatin。利用电转化将重组质粒转化毕赤酵母GS115，经表型筛选和PCR鉴定获得的重组毕赤酵母转化子，在甲醇诱导下进行抗真菌肽的分泌表达。【结果】3种抗真菌肽基因的酵母表达产物对6个供试真菌中的5个有明显的抑制作用，Thanatin同时对供试细菌有抗菌活性。【结论】Drs、Drs-lC和Thanatin抗真菌肽基因成功地转化毕赤酵母，并实现其分泌型表达。     

菌落PCR技术在重组质粒筛选与鉴定中的应用

应用以菌落为模板的聚合酶链反应(PCR)技术,筛选插有酒类酒球菌苹果酸-乳酸酶基因mleA和苹果酸通透酶基因mleP序列的重组阳性克隆,筛选到的阳性克隆分别扩增到约1600bp及900bp的条带,且与两个目的基因片段大小一致。提取阳性克隆的质粒进一步进行双酶切(EcoR -Kpn )及质粒PCR鉴定,证明结果正确。菌落PCR技术的应用使重组质粒的筛选和鉴定得以优化和简化。     

枯草芽孢杆菌B111中性蛋白酶基因BS2在毕赤酵母中的表达

 【目的】为开发抗病基因和生物农药新资源,纯化鉴定枯草芽孢杆菌B111分泌的抗棉花黄萎病菌蛋白质,克隆其编码基因,并分析在毕赤酵母中的表达特性。【方法】通过超滤浓缩、90%硫酸铵沉淀、葡聚糖凝胶QAE-A50强阴离子交换柱洗脱及冻干等步骤,分离纯化抗菌蛋白。采用联机反相毛细管柱液相色谱电喷雾串联质谱,鉴定抗菌蛋白种类。克隆包含前导区序列在内的抗菌蛋白基因序列,构建表达载体pPIC9K-PT,转化毕赤酵母GS115。转化子经PCR鉴定,甲醇诱导表达产物经中性蛋白酶活性和抗菌活性检测验证功能。【结果】纯化鉴定了一个来源于枯草芽孢杆菌B111的抗菌中性蛋白酶BS2。克隆了包含前导区序列在内的抗菌蛋白基因BS2,并在毕赤酵母中获得有效表达。重组BS2蛋白分子量约69 kD,表达水平29.77 mg?L-1,水解酪素酶活力27 800 U?g-1,并显示抗黄萎病菌活性。【结论】纯化鉴定了一个具有抗菌活性的枯草芽孢杆菌中性蛋白酶BS2,克隆其编码基因BS2,并成功实现在酵母中的有效表达。     

拟南芥MPK3、MPK4、MPK6在酵母hog1?中的渗透调节作用

【目的】研究拟南芥MAPK信号转导途径的关键基因MPK3、MPK4、MPK6的功能,明确其在渗透调节中的作用。【方法】构建拟南芥MPK3、MPK4、MPK6的酿酒酵母表达载体,遗传转化酿酒酵母渗透调节功能丧失的hog1?突变体,筛选得到阳性转化子,并分析其在渗透胁迫下的表型特征。【结果】扩增得到了拟南芥MPK3、MPK4、MPK6的全长cDNA序列,构建了上述3个基因的表达载体,并筛选得到了3个基因的阳性转化子。在1 mol•L-1 KCl、0.3 mol•L-1 LiCl、1 mol•L-1 NaCl、1 mol•L-1 Sorbitol的盐胁迫处理下,阳性转化子生长状态良好,与野生型的表型基本一致,均恢复了hog1?对盐胁迫的抗性。在盐胁迫处理下,hog1?细胞形态异常且体内甘油含量较野生型低,而转化子的形态和体内甘油含量均恢复到正常的表型。【结论】MPK3、MPK4、MPK6均能够使酿酒酵母渗透调节功能丧失突变体hog1?恢复对盐胁迫的抗性,具有渗透调节的功能。     

辣椒疫霉（Phytophthora capsici）果胶甲基酯酶Pcpme3基因真核表达及功能研究

 【目的】对辣椒疫霉果胶甲基酯酶Pcpme3基因进行真核表达,制备其特异性抗血清,为用Western blot检测该基因在辣椒疫霉致病过程中的功能奠定基础。【方法】利用TR-PCR分离鉴定Pcpme3的成熟肽片段,克隆于pPIC9K载体。将获得的表达载体转化毕赤酵母GS115,甲醇诱导表达,对表达产物进行SDS-PAGE分析和免疫家兔制备特异性抗体。【结果】酵母转化子经MD、MM平板筛选和G418抗生素筛选与PCR鉴定,获得Mut+/His+表型高拷贝重组转化子,经1%甲醇诱导后,SDS-PAGE检测发酵上清液,检测出43 kD的特异蛋白。重组蛋白免疫家兔制备特异抗血清,Western blot检测该基因在游动孢子侵染辣椒叶片中的表达,随着病情加重,该基因的表达逐渐增强,从而证明该基因参与了病菌的侵染致病过程。【结论】利用真核表达获得的蛋白制成特异性抗体可以有效地检测Pcpme3在辣椒疫霉侵染寄主过程中的功能特性。     

链格孢菌苹果致病型的ATMT转化体系的建立

【目的】链格孢菌（Alternaria alternate）苹果致病型是苹果上的重要致病菌,可以侵染苹果叶片和果实。论文旨在建立农杆菌介导的链格孢菌苹果致病型高效稳定的分子转化体系,为在分子水平上研究链格孢苹果致病型病菌的致病机制提供技术支持。【方法】质粒pKO1-HPH是以pCAMBIA1300骨架为基础构建的穿梭质粒,含有潮霉素抗性基因,并在其多克隆位点上插入了绿色荧光蛋白基因,这个质粒在大肠杆菌和农杆菌细胞中都能够稳定地复制繁殖。将质粒pKO1-HPH采用冻融法转化到农杆菌菌株AGL1中,然后与链格孢苹果致病型菌株XP-1的分生孢子在诱导培养基上共培养进行基因转化,转化子在含有潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上进行筛选;在含有50 μg·mL^-1潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上检测转化子细胞中抗性基因在转化子中的表达情况;用荧光显微镜检测绿色荧光蛋白基因在转化子细胞中的表达情况。在初步确认可以将绿色荧光蛋白和潮霉素B磷酸转移酶基因转入链格孢苹果致病型菌株中后,对菌落培养时间、转化前分生孢子的预处理方法对转化效率的影响进一步优化。转化子的稳定性采用分生孢子5次继代培养后,能否在含有潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上稳定生长来检测;采用PCR方法检测绿色荧光蛋白外源基因和潮霉素B磷酸转移酶基因是否存在于转化子基因组中;用Southern杂交检测外源基因在转化子基因组中插入的拷贝数;在苹果果实和叶片上接种检测转化子致病性的变化。【结果】将100 μL孢子悬浮液（含10⁵孢子）涂布于马铃薯-胡萝卜-琼脂平板上菌落培养36-48 h后,链格孢苹果致病型菌株XP-1可以产生足量的孢子用于农杆菌介导的分子转化。将分生孢子用无菌水洗下,在4℃处理6 h,再与含质粒pKO1-HPH的农杆菌进行诱导共培养,转化子在含有50 μg·mL^-1潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上进行筛选,转化效率较好,10⁷个分生孢子转化可获得约200个转化子。转化子经过5次继代培养,对潮霉素B的抗性没有改变。特异性引物PCR检测表明外源基因能够成功地整合到供试菌株的基因组中;Southern杂交表明外源基因多以单拷贝形式随机插入到链格孢苹果致病型菌株XP-1细胞的基因组中;转化子的菌丝和分生孢子在荧光显微镜下可以观察到明显的绿色荧光,说明荧光蛋白基因在菌丝及孢子中均能够成功表达。通过部分转化子的致病性试验,筛选获得数个在苹果果实和叶片上致病性都显著降低的菌株。【结论】建立了农杆菌介导的链格孢菌苹果致病型稳定高效的分子转化体系,为进一步开展此病菌与其寄主的分子互作研究打下基础。     

The Effect of Acid Stress Treatment on Viability and Membrane Fatty Acid Composition of Oenococcus oeni SD-2a

To obtain ready-to-use wine malolactic starter cultures with high viability, the effects of acid stress treatments on the growth, inoculation viability, freeze-drying viability, and membrane fatty acid composition of the native Oenococcus oeni SD-2a strain were studied. The results showed that pH 3.5 and 3.2 adaptive treatments did not strongly decrease cell biomass but increased distinctly inoculation viability and freeze-drying viability. Concerning the membrane fatty acid composition, it was observed that acid stress conditions increased significantly the relative concentration of lactobacillic acid （C19cycl 1） and the unsaturated：saturated fatty acid ratio in cell membrane lipids. We assumed that acid-induced cross protective responses could be used in preparing ready-to-use O. oeni SD-2a malolactic starter cultures, and the accumulation of lactobacillic acid in the membrane of O. oeni SD-2a cells appears as an acid stress response mechanism, which might be related with the enhanced viability.     

玉米大斑病菌转录因子StSte12的表达特性分析及其调控基因的筛选

【目的】确定玉米大斑病菌转录因子StSte12在基因组中的位置,分析目的蛋白质StSte12的结构特征;明确StSTE12在病菌不同发育时期的表达情况;筛选可能受StSte12转录因子调控的基因,分析其匹配序列的结构特征,并比较它们在病菌的中表达情况。【方法】利用生物信息学方法,确定StSte12在玉米大斑病菌基因组中的位置并解析目的蛋白质StSte12的结构特征;利用Western blot技术分析StSTE12在病菌不同发育时期的表达规律;根据酿酒酵母Ste12转录因子的下游调控基因,筛选病菌中可能受StSte12调控的功能基因;并利用生物信息学方法得出下游调控基因的结合位点;利用RT-PCR技术,分析这些基因在StSTE12 RNAi转化子与野生型菌株中的表达情况。【结果】StSTE12的 ID为105656,该基因位于scaffold_13正链的1061747-1064127位置;该蛋白具有Ste12-like蛋白特有的保守结构域（STE homeodomain和ZnF_C2H2锌指结构）及空间结构;StSTE12在附着胞时期表达量最大;筛选了部分StSte12调控基因,与StSte12的匹配序列为T\C GAAAC A\G,中间部分GAAAC非常保守;StKAR5在野生型中表达量小于StSTE12 RNAi转化子,StBEM2、StBUD8、StCHS7相反;StRAX2的表达量在野生型和转化子中一致。【结论】StSte12具有Ste12-like所特有的DNA结合结构域和空间结构;该蛋白在附着胞发育中发挥重要功能;筛选了部分StSte12的调控基因,其匹配序列可概括为T\C GAAAC A\G,且证实了这些基因受StSte12调控。     

具有高胱硫醚β-裂解酶活性的葡萄酒酵母工程菌株的构建

【目的】构建具有较高胱硫醚β-裂解酶活性的葡萄酒酵母工程菌株,用于提高葡萄酒的香气品质。【方法】利用质粒pAUR123将大肠杆菌tnaA基因在中国本土酿酒酵母菌株LFP525中进行表达,得到的转化子进行酶活测定,并通过模拟汁和干白的发酵,评价其酿酒特性和产生硫醇类物质的能力。【结果】成功获得酵母工程菌株TH1和TH2,其胱硫醚β-裂解酶活性与受体菌比提高了32.25%-59.44%。模拟葡萄汁发酵显示,工程菌株中硫醇类物质的产量显著提高,是受体菌的2.8-4.3倍。工程菌株的发酵时间比受体菌略长,残糖和挥发酸显著高于宿主菌,但其含量处于正常范围。在长相思干白发酵试验中,该工程菌株的主要酿酒特性与受体菌相差不大,且硫醇类物质的产量提高了1.22倍。【结论】通过基因改造可以提高酿酒酵母胱硫醚β-裂解酶活性,应用改良菌株可进一步提高葡萄酒的香气品质。     

利用PTVA法提高超氧化物歧化酶基因在毕赤酵母中的表达

为得到高表达超氧化物歧化酶毕赤酵母工程菌株,促进SOD的产业化生产,将来源于蜡样芽孢杆菌M22菌株的Mn-SOD-2基因转入毕赤酵母GS115中,构建了表达工程菌株YS 1～100。采用PTVA法(Posttransformational vector amplification)进行拷贝数扩增处理。建立了SOD重组菌株MMH(Minimal Methanol+Histidine)平板简易检测法,使用该法对转化子进行初筛,并用荧光定量PCR(Fluorescence quantitative PCR)法检测部分重组酵母工程菌中外源SOD基因的拷贝数。结果表明:试验中得到80株高抗Zeocin的菌株YSP 1～80,经MMH平板法筛选得到菌株YSP14、YSP30、YSP48和YSP54的SOD酶活性明显高于处理前;菌株YSP54的SOD基因的拷贝数达到8个拷贝,而处理前仅为1个拷贝;Native-Page分析与NBT酶活性测定显示菌株YSP54发酵上清液中的SOD酶活性达到150U/mL,为处理前的2倍。提高毕赤酵母中外源SOD基因的拷贝数可以相应提高SOD的酶活。     

草酸青霉菌I1的cDNA文库构建及其溶磷相关基因的筛选

【目的】构建草酸青霉菌I1的cDNA文库,筛选溶磷相关基因。【方法】利用SMART技术构建草酸青霉菌I1的初级cDNA文库,通过难溶磷培养基筛选具有溶磷能力的转化子,测序并进行生物信息学分析。在难溶磷液体培养基中,进行转化子对溶液pH值、可溶磷含量的影响和产有机酸试验。【结果】成功构建了草酸青霉菌I1的初级cDNA文库,其库容量约为5.29×106 cfu•mL-1,重组率为99%;利用难溶磷固体培养基筛选,得到具有溶磷圈的转化子48个,其中转化子I-4的cDNA序列全长536 bp,为一个新的序列,基因编码氨基酸残基序列长129 n.t。转化子E. coli HST08 I-4在液体难溶磷培养基中培养,提高了有机酸的表达量,并增加了有机酸的种类,在培养12 h后,开始产生乙酸,24 h后,溶液中产生乳酸、苹果酸和α-酮戊二酸,培养36 h,溶液pH值由6.32降到3.69,可溶磷含量达到0.1076 mg•mL-1。【结论】从草酸青霉I1中筛选到一个溶磷相关基因pstI。     

玉米大斑病菌聚酮体合成酶基因 StPKS 功能分析

 【目的】利用RNA干扰技术初步探讨玉米大斑病菌聚酮体合成酶基因（StPKS）的功能。【方法】本试验将玉米大斑病菌StPKS基因片段连接到pSilent-1载体中,构建StPKS基因的RNA干扰载体pSilent-StPKS1-2。通过聚乙二醇介导的方法转入玉米大斑病菌野生型菌株01-23的原生质体,利用潮霉素筛选得到转化子,采用半定量RT-PCR方法分析转化子StPKS基因的表达情况,显微观察转化子与野生型菌丝形态的差异。【结果】本研究构建的StPKS基因RNA干扰载体对沉默该基因表达是有效的,经潮霉素抗性筛选,得到了30株阳性转化子,对其中5株黑色素积累下降、菌落颜色变浅的转化子进行了半定量PCR分析发现,5株转化子的StPKS基因表达量均有所下降;显微观察发现5株转化子的菌丝形态很不规则,发生了膨大、变形、分枝等现象。【结论】StPKS基因在DHN黑色素合成途径中起作用,其表达量下降会减少黑色素的产生,试验同时发现该基因与菌丝形态密切相关。