重组Taq DNA聚合酶在大肠杆菌中表达条件的优化

以插入重组Taq DNA聚合酶基因的pET-24a表达质粒转化大肠杆菌菌株,转化菌铺平板的最佳量为50至100 μL,可获得转化菌的单菌落,单菌落扩大到200 mL培养量,表达Taq DNA聚合酶,经SDS-PAGE分析,表达带的相对分子质量约为82 ku,最佳表达条件为接种量1/500,工程菌培养到OD600值为1.0开始诱导,以2 mmol/L IPTG诱导8 h,Taq DNA聚合酶可获得较高的表达效率.     

米黑根毛霉脂肪酶在毕赤酵母中的高效表达及酶学性质研究

根据毕赤酵母(Pichia pastoris)密码子使用偏爱性,对米黑根毛霉脂肪酶(RML)成熟肽基因进行全面密码子优化,以提高RML基因在酵母细胞中表达的水平,并对重组脂肪酶的酶学性质进行了研究。运用重叠延伸PCR合成优化后的RML成熟肽基因,并进一步构建毕赤酵母表达载体p PIC9K-RML,通过电击法转化毕赤酵母GS115菌株,经G418抗性和PCR筛选获得高拷贝转化重组子。重组酵母菌用0.5%甲醇诱导异源基因表达,在28℃摇瓶培养168 h后酶活力达到122 U/m L,较未优化的原始菌株的表达酶活提高了10倍。重组脂肪酶最适温度为45℃,最适p H值为7,甲醇体积分数为40%以下时重组RML具有较好的稳定性。     

耐热β-木糖苷酶的可溶性表达及其应用

紫杉醇作为一种具有突出药用价值的天然抗癌药物,其在红豆杉属植物中的含量极少,且已有的紫杉醇制备方法难以满足商业需求,因此酶法制备紫杉醇的研究受到越来越多的关注。通过β-木糖苷酶水解紫杉醇类似物7-木糖-10-去乙酰基紫杉醇(7-XDT)得到10-去乙酰基紫杉醇(10-DT),再进一步被乙酰基转移酶催化变成紫杉醇,此双酶催化反应为紫杉醇的制备提供了一个可靠方法。以嗜热菌Thermotoga petrophila DSM 13995来源的β-木糖苷酶Tpexyl3为研究对象,利用重组酶Tpexyl3催化7-XDT制备10-DT。为了提高重组β-木糖苷酶Tpexyl3在大肠杆菌BL21(DE3)中的可溶性表达量,对6种商业化的分子伴侣蛋白进行了筛选。结果表明:分子伴侣蛋白dnaK-dnaJ-grpE能显著提高Tpexyl3在大肠杆菌中的可溶性表达量;在以质量分数1%的麦芽糊精作为碳源的富集肉汤(TB)培养基中,不添加诱导剂,32℃下发酵48 h,重组酶Tpexyl3的表达量可达190 U/mL,较原始重组质粒在溶菌肉汤(LB)培养基中的表达量(6.81 U/mL)提高了27.9倍;在重组酶Tpexyl3加酶量250 U/mL、7-XDT质量浓度500 mg/L、pH 5.5、80℃下反应4 h,可生成162 mg/L的10-DT,物质的量转化率为45.59%。     

全细胞催化剂pelB⁃Xln⁃DT构建及其在水解三七皂苷R1中的应用

设计带有EcoRV和XhoI酶切位点的上下游引物PCR扩增嗜热菌Dictyoglomus thermophilum DSM 3960的GH39家族的β-木糖苷酶Xln-DT编码基因,利用基因拼接技术将其重组至p ET-20b质粒中pelB信号肽基因的下游,重组质粒转化大肠杆菌表达宿主Escherichia coli BL21,构建分泌融合表达型基因工程菌pelB-Xln-DT。经异苯基-β-D-硫代半乳糖苷诱导,pelB-Xln-DT酶活为2.1 U/m L。粗酶液pelB-Xln-DT的最适温度为85℃,较原酶提高了10℃,最适p H为5.5,比原酶降低了0.5; pelB-Xln-DT在85℃下的热稳定性比原酶有了一定提高,保温1 h后酶活基本不变,保温2 h其剩余酶活为82.0%,而Xln-DT在85℃下保温1 h后其剩余酶活为70.4%;在p H 4.0～7.0的范围内,pelB-Xln-DT具有良好的p H稳定性。引入pelB信号肽后不但能够提高蛋白的可溶性表达,还能提高酶蛋白的热稳定性。以pelB-Xln-DT作为全细胞催化剂转化三七皂苷R1生成人参皂苷Rg1,研究了转化温度、转化时间、三七皂苷R1添加量、重复次数等因素对转化效率的影响。结果表明,全细胞催化剂用量1.0 U/m L,在温度37℃下,3 g/L的三七皂苷R1反应3 h后的摩尔转化率达到91.6%,重复利用10次后,转化率仍能达到46.7%,显示出pelB-Xln-DT良好的重复催化性能。     

赤桉木质素合成途径OMT基因家族的原核表达与纯化研究

双子叶植物的木质素主要由愈创木基单体和紫丁香基木质素单体聚合形成,这两种单体的比例对造纸过程中木质素去除难易程度具有重要的影响。植物OMT基因家族的CCoAOMT和COMT基因是木质素合成途径的关键酶基因,可调控植物体内木质素单体的比例与含量。本文以所克隆的赤桉COMT、CCoAOMT1、CCoAOMT2三个基因的cDNA为模板,分别构建pET-32a的原核表达质粒,并优化在大肠杆菌BL21(λDE3)中的表达体系。结果显示,在加入0.4 mmol IPTG诱导表达后,COMT、CCoAOMT1、CCoAOMT2的原核表达质粒分别在4 h、2 h和3 h后达到可溶性重组蛋白表达峰值。通过渗透休克纯化方法,可在原核表达菌株的周质空间提纯CCoAOMT1和CCoAOMT2重组蛋白,在原核表达菌株的细胞质中可提纯COMT重组蛋白。     

gutD基因的克隆及植物表达载体的构建

通过RT-PCR的方法从大肠杆菌K12中扩增出了gutD基因的全长cDNA片段,将其克隆到pMD18 T-vector中,序列分析表明克隆的片段长度为780bp,包含了完整的gutD基因的编码序列,除编码区第61位密码子由CTG变为CGT和第72位密码子CTT变为CCT其它序列与所报道的修正序列一致。以BamHⅠ和HindIII限制性内切酶从克隆载体上切取gutD基因,将其连接在相应酶切的中间载体KS上,再以KpnI和BamHI酶切重组子获得具粘性末端的目的片段(gutD)与植物表达载体pCAMBIA2300连接,重组质粒通过双酶切和PCR鉴定正确后,采用直接转化法将pCAMBIA2300-gutD质粒导入根癌农杆菌LBA4404,并用PCR方法进行了鉴定。     

优化彩绒革盖菌产漆酶条件及染料脱色研究

对一株漆酶高产白腐菌———彩绒革盖菌的培养和产酶条件,包括培养基初始pH值、金属离子Cu2 和Mn2 的含量,以及诱导剂的种类、添加量和添加时间等相关因素进行了优化。结果发现该菌种适宜在pH值3.5~5.7环境下生长并合成漆酶,培养基中添加缓冲液可以获得更高的酶活,但不加则有较高的酶产率;铜和锰可以显著提高漆酶活力,当以0.1 mmol/L 2,5-二甲基苯胺为诱导剂时,培养基中宜含0.008~0.08 mmol/L Cu2 ,0.01 mmol/L左右的Mn2 。在5种常用漆酶诱导剂中,2,5-二甲基苯胺的效果最佳,且应在菌种进入对数生长期时加入效果最好,其最适添加浓度为0.4 mmol/L,此时最适产酶Cu2 浓度为0.4 mmol/L。研究显示漆酶在30和40℃下保持6 h后残余酶活分别为原来的95%和80%;60℃条件下,该酶保温1 h后的残余活力仅为原来的14%。该酶的最适反应温度是65℃,最适反应pH值为2.4~3。对20种常用染料进行的脱色研究显示,在pH值5、40℃条件下,该粗漆酶液可以直接作用于13种工业染料。     

一株用于石油污染修复的产漆酶菌种产酶条件优化及性能评价

选取血红密孔菌Pycnoporus coccineus为产漆酶菌种,通过开展单因素产漆酶条件优化研究,明确最佳液体发酵工艺参数,制备出粗酶制剂并进行原油降解性能评价。结果表明:1)漆酶最佳液体发酵工艺参数为初始pH值5～7、初始温度30℃、摇床转速200r/min,接种量1.5%、碳源为羧甲基纤维素钠20.00g/L、氮源为硝酸钠5.00g/L、磷源磷酸氢二钾为2.00g/L、Cu2+浓度为1.00mmol/L、诱导剂为蔥2.00×10-4 mmol/L;复合制剂(粗酶制剂+菌剂)TPHs降解率高于单一制剂(仅投加菌液),环境耐受性、微生物底物作用能力及原油降解速率均显著提升。     

外源激素对银杏叶中黄酮类化合物积累的影响

【目的】通过对银杏叶片分别喷施不同的外源激素,探索促进银杏叶片黄酮类化合物积累的方法,并确定不同外源激素适宜的施用浓度和施用时间。【方法】以10年生实生银杏为试验材料,选用赤霉素(GA)、α-萘乙酸(NAA)、6-苄氨基嘌呤(6-BA)和多效唑(PP333)4种激素,每种激素设置3个浓度梯度,以乙醇溶液为对照,采用完全随机试验设计,在营养生长旺盛期(2019年5月9日)进行叶片喷施处理。每种处理9株,每隔5 d采集样叶,共采集4次。测定样叶的槲皮素、山奈酚、异鼠李素含量。【结果】不同处理间银杏叶黄酮类化合物含量存在显著差异。6-BA、GA、NAA和PP333对提高银杏叶槲皮素含量较适宜的溶液质量浓度分别为20、50、80和100 mg/L,对提高银杏叶山奈酚含量较适宜的溶液质量浓度分别为50、50、80和50 mg/L,对提高银杏叶异鼠李素含量较适宜的溶液质量浓度分别为20、80、50和100 mg/L溶液,对提高银杏叶总黄酮含量较适宜的溶液质量浓度分别为20、50、20和100 mg/L溶液。喷施激素6-BA、GA、NAA和PP333后,总黄酮浓度最高时期分别为喷施后15、20、15和20 d时,与对照相比,叶中总黄酮含量分别增加了26.2%、29.8%、48.5%和20.9%。【结论】在本试验中环境下,6-BA、GA、NAA和PP333提高银杏叶黄酮类化合物含量的最适宜质量浓度分别是20、50、20和100 mg/L。     

巨大芽孢杆菌细胞色素P450酶的表达纯化及定向进化研究

为了获得高效的重组来自巨大芽孢杆菌ALA2的细胞色素P450酶(CYPs),将CYPs基因(cyp)克隆到大肠杆菌表达载体p ET20b(含T7启动子)和p Trc99A(含trc启动子)中,转入大肠杆菌表达,发现trc启动子更适合CYPs的表达。优化了Ni-NTA纯化CYPs的条件,在p H值8.1时,用60 mmol/L的咪唑缓冲液洗脱得到电泳纯的重组CYPs,酶活达到2 095 U/mg,纯化回收率为31%,回收倍数为2.32。通过理性设计确定突变位点为269位苏氨酸(T)和394位苯丙氨酸(F),通过筛选获得了突变酶T269S和T269R,2种突变酶以软脂酸为底物,酶活提高32.0%和29.0%,以油酸为底物酶活提高11.6%和9.1%。     

杜仲Ref基因密码子偏好性分析

杜仲是世界上唯一的硬橡胶树种,是能够替代三叶橡胶的最具开发潜力的胶源植物。本研究以杜仲胶合成下游途径Ref基因为研究对象,运用Codon W和CUSPS等研究Ref基因的密码子组成特点及使用偏好性。研究结果表明,杜仲Ref基因的GC含量为49%,密码子第三位碱基的GC含量为59%;杜仲Ref基因有28个偏好使用的密码子,其中约60%(17个)的密码子以G/C结尾;与大肠杆菌、酵母、拟南芥和烟草的基因组密码子使用偏好性比较,杜仲与拟南芥基因组密码子的使用偏性更为接近,拟南芥更适合作为Ref转基因的受体。本研究为预测杜仲Ref基因的异源表达,适宜表达系统的选择以及Ref基因密码子的改造以提高其在宿主中的表达,进行有效的基因功能验证提供理论参考。     

抗虫基因CryIA（b）植物表达载体的构建

苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因具有对鳞翅目昆虫的毒杀作用,因此被广泛用于转基因研究,以提高植物的抗虫能力.故以含有CryIA(b)基因的PKUB质粒为模板,利用PCR技术克隆出抗虫基因[CryIA(b)],将其构建到PGEMT-Easy上,获得重组质粒PGEMT-CryIA(b),并测定全部序列,将PGEMT-CryIA(b)用BamHI 和SmaI酶切后插入表达载体PBI121的CaMV35S启动子和NOS终止子之间,构建成准备用于丽江云杉等针叶树种遗传转化CryIA(b)基因的植物表达载体PBI-CryIA(b),采用液氮冻融法将其转化到根癌农杆菌LBA4404和C58中,为下一步的转化工作奠定了基础.     

山新杨遗传转化体系的优化及转MnSOD基因植株的鉴定

为建立农杆菌介导的山新杨高效遗传转化体系,对MnSOD基因导入山新杨的遗传转化体系进行了优化,获得的较优转化体系如下:菌液浓度OD600=0.1,浸染2~5 min,共培养时加入200μmol/L乙酰丁香酮,脱菌时加入3 mg/L的AgNO3;对部分抗性植株经PCR及Northern杂交检测,证明MnSOD基因已经整合到山新杨基因组中并能够在转录水平上表达。     

多拷贝rol基因对转基因杨树生长及内源激素的影响

对转入多拷贝rolB、rolC基因的三倍体毛白杨进行高生长量、生根率和内源激素(IAA、ABA)含量等指标的测定,以研究多拷贝rol基因在转基因植物中的表达。结果显示:转Ri质粒三倍体毛白杨再次分别转入rolB、rolC基因后,部分株系试管苗的生长受到了抑制,但各株系生根率均有不同程度提高;rolB基因转化植株的内源IAA平均含量高于rolC基因转化植株,其IAA/ABA值亦高于rolC基因转化植株。试验结果表明rol基因的多拷贝促使转化植株快速大量生成毛状根。     

产焦性没食子酸菌株筛选及其培养条件优化

研究了肠杆菌、短乳杆菌和植物乳杆菌3种菌种催化底物没食子酸降解产焦性没食子酸的能力,其中产焦性没食子酸效果较好的是肠杆菌和植物乳杆菌。对不同温度、底物浓度、pH值、离子浓度等反应条件对肠杆菌和植物乳杆菌没食子酸脱羧酶酶活的影响进行分析,并确定了这两株菌降解没食子酸的培养条件。结果表明:在培养温度为28℃、没食子酸浓度为30 mmol/L,(NH_4)_2SO_4浓度8 mmol/L,MgSO_4浓度为80 mmol/L,初始培养基pH值6.0,培养48 h时,肠杆菌催化没食子酸产焦性没食子酸58.11%;在培养温度为37℃、底物浓度为10 mmol/L,(NH_4)_2SO_4浓度为8 mmol/L,MgSO_4浓度为20 mmol/L,初始培养基pH值6.5,培养48 h时,植物乳杆菌催化没食子酸产焦性没食子酸83.31%。     

偏肿革裥菌产漆酶活性的诱导

【目的】研究不同诱导剂及其添加量对漆酶的诱导效果,以期在漆酶活性优化培养的基础上进一步提高偏肿革裥菌的漆酶活性。【方法】通过单项诱导剂筛选试验,检测在液体培养条件下12种不同诱导剂对漆酶活性的影响,进行最佳单项诱导剂浓度的单因素试验,2种最佳诱导剂组合、Cu2+浓度、接种量、培养方式对漆酶活性的影响试验。【结果】在初始培养基中含有0.2 mmol·L~(-1)Cu2+的情况下,生物诱导剂麦麸和化学诱导剂愈创木酚对漆酶的诱导效果好、酶活性高,二者的最适添加量分别为1.5%和1.00 mmol·L~(-1),单独添加时在13天酶活性分别达1 873.16和1 975.72 U·L~(-1),是初始产酶培养基酶活性的13.0和13.7倍;而2种诱导剂组合即同时添加1.5%麦麸与1.00 mmol·L~(-1)愈创木酚,比单独使用其中1种诱导剂的效果更好,在150 r·min~(-1)摇动培养条件下,第11天酶活性峰值可达3 594.46 U·L~(-1),是初始培养条件酶活性的24.9倍。【结论】2种诱导剂组合可大幅度提高偏肿革裥菌的漆酶活性,比培养条件优化对酶活性的提高更显著。     

尾叶桉GLU4肉桂酰-辅酶A还原酶基因克隆及原核表达

肉桂酰-辅酶A还原酶(Cinnamoyl Co-A Reductase,CCR)是木质素合成中的关键酶,根据植物中CCR保守序列设计引物,以尾叶桉GLU4嫩茎为材料克隆到其CCR基因,命名为Eu CCR。该基因g DNA长2 918bp,c DNA长1 045 bp,CDS区编码336个氨基酸。EuCCR核酸序列与Gen Bank已登录的桉属植物CCR基因同源性达到96%以上,与伞房属、杯果木属植物CCR的同源性达85%以上,其编码的氨基酸序列经比对发现具有完整FR_SDR_e结构域及NADP结合位点和底物结合位点,与可可树等植物中CCR基因编码序列同源性也在84%以上,确定为CCR基因。对EuCCR蛋白序列理化性质及结构进行生物信息学分析,利用MEGA软件对基因序列进行系统进化树分析。采用pQE30/M15系统对EuCCR进行原核表达,重组质粒成功表达分子量约36 kD的目的蛋白。本研究从尾叶桉GLU4中克隆得到EuCCR基因并原核表达,为该基因的酶学分析以及利用该基因转化调控尾叶桉木质素合成奠定基础。     

美国白蛾核型多角体病毒ORF72原核表达载体的构建、表达及纯化

[目的]根据Ikdea对Hycu NPV全基因组序列的分析,筛选出功能还未被研究的、保守性高的ORF72基因。[方法]将ORF72基因构建到原核表达载体p GEX-4T-1上,对其进行诱导表达,优化表达的条件,并通过GST亲和层析色谱柱纯化融合蛋白。[结果]重组质粒p GEX-4T-1-ORF72的酶切检测以及测序结果均正确,证明重组质粒载体构建成功。通过SDS-PAGE凝胶电泳显示,ORF72蛋白能够与p GEX-4T-1载体上的GST标签蛋白进行融合表达,诱导表达后的融合蛋白大小约为38. 2 k Da。优化后的表达条件为:异丙基硫代β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导浓度为1. 0 mmol·L-1,最佳诱导温度为25℃,最佳诱导时间为4 h,并且该蛋白在大肠杆菌BL21和Rosetta表达菌株中均能很好的表达,但在Rosetta菌株中表达量更高。[结论]成功构建了p GEX-4T-1-ORF72原核表达载体,确定出ORF72融合蛋白最佳诱导表达条件,诱导表达并纯化出ORF72融合蛋白,为进一步研究其生物功能奠定基础。     

β-葡萄糖苷酶合成龙胆二糖及产物分离

以葡萄糖为原料,通过β-葡萄糖苷酶发生转糖苷反应制备龙胆二糖,研究不同来源的酶、反应温度、pH、加酶量、底物浓度、反应时间等对龙胆二糖的影响。结果表明:南京林业大学自产酶适合于龙胆二糖的制备,用900 g/L的葡萄糖溶液,加酶量为60 U/g葡萄糖,在pH 5、温度60℃的条件下,以80 r/min振荡转化24 h后得到浓度为46.9 g/L龙胆二糖。得到产物后采用高效阴离子交换色谱进行鉴定和定量。阳离子交换树脂2次洗脱分离后,得到纯度97.0%的龙胆二糖。用制备的龙胆低聚糖增殖青春双歧杆菌,36 h代谢了含有碳元素74.9mmol/L的碳源,生成含有碳元素62.1 mmol/L的有机酸和7.1 mmol/L的菌体,菌体浓度增长了3.8倍,表明实验得到的龙胆二糖可以有效增殖对人体有益的青春双歧杆菌。     

AAT基因转化杂交构树叶片组培筛选研究

为了提高杂交构树的组培效率,以蒺藜苜蓿为研究对象,进行生物信息分析,克隆蒺藜苜蓿目的基因AAT,构建表达载体,通过农杆菌转化方法将目的载体转入杂交构树组培叶片中,优化组培相关体系配比,抗生素筛选配比,RT-PCR和定量PCR检验重组植株。结果表明:最佳灭菌体系为75%乙醇消毒20 s,0.3%HgCl 2消毒15 min,污染率低,成活率高;最佳愈伤期激素配比为6-BA 2.5 mg/L、NAA 0.2 mg/L,最佳壮苗期激素配比为6-BA 1.5 mg/L、NAA 0.2 mg/L。最佳筛选抗生素配比为噻孢霉素(Cef)300 mg/L、潮霉素(Hyg)7.5 mg/L;通过RT-PCR验证试验结果,并通过定量PCR测定AAT基因表达含量,重组植株与野生型相比提高2.5倍。试验首次建立了重组载体遗传转化杂交构树,对叶片组培及筛选方法具有重要意义。