聚磷酸激酶基因的阻断对刺糖多孢菌生长及多杀菌素合成的影响

聚磷酸激酶基因(Polyphosphate kinase gene,ppk)是放线霉菌中的一种影响抗生素合成的全局性负调控因子,阻断该基因能显著提高其次级代谢产物产量。本文利用PCR扩增了刺糖多孢菌中的ppk基因中间片段,经酶切连接技术将其克隆到大肠杆菌-链霉菌穿梭载体pOJ260上,构建阻断型载体pOJ260-ppk;通过接合转移将该功能质粒导入刺糖多孢菌中,获得了遗传性能稳定的重组菌株S.sp-△ppk。对工程菌株的PCR检测结果显示,ppk基因片段已整合到刺糖多孢菌染色体上并成功阻断了该基因的表达。摇瓶发酵结果显示,工程菌株多杀菌素产量较原始菌株提高了122%。阻断聚磷酸激酶基因的表达对刺糖多孢菌的菌丝形态及生长发育产生了影响,并有效地促进该菌多杀菌素的生物合成。     

磷酸甘露酶基因的阻断对刺糖多孢菌的形态及其多杀菌素合成的影响

磷酸甘露酶(PMM)是由manB基因编码的广泛存在于真核生物中的蛋白酶,在糖代谢过程中磷酸-6-甘露糖可在磷酸甘露酶的作用下转化为磷酸-1-甘露糖,与细胞的初级代谢过程及次级代谢产物的合成过程密切相关,可通过对刺糖多孢菌中与初级代谢途径相关的基因进行分析改造,促使多杀菌素的合成显著提高。本研究在刺糖多孢菌基因组中克隆了磷酸甘露酶编码基因manB的部分片段,将其与穿梭载体pOJ260连接,构建了阻断型载体pOJ260-manB。通过接合转移将其导入刺糖多孢菌野生菌中,获得刺糖多孢菌突变菌株S.spinosa-△manB。将突变菌株接种至不同培养基,观察突变菌株与野生菌株的孢子形成情况,发现突变菌株的孢子萌发有所提前,且孢子产生量比野生菌略多;在HPLC上检测多杀菌素的产量发现突变菌株的产量相对于野生菌株提高了180%,这说明manB基因对刺糖多孢菌的生长发育有一定的影响,并对调控多杀菌素的合成具有重要作用。     

刺糖多孢菌bldD基因过表达对多杀菌素合成及其孢子形成的影响

bld D基因是链霉菌中的全局性调控基因,调节菌体的形态分化与次级代谢产物的合成。本研究采用重叠延伸PCR将bld D基因置于红霉素强启动子(Perm E)的控制下克隆至大肠杆菌-链霉菌穿梭载体p UC-spn上,构建重组载体p UC-spn-Perm E-bld D;通过接合转移将其导入刺糖多孢菌中,获得遗传性能稳定的重组菌株S.spinosa-Bld D。平板培养观察发现,在BHI和TSB平板上,重组菌株的孢子形成受到明显抑制。摇瓶发酵结果显示,重组菌株多杀菌素产量相比对照菌株提高了1.35倍。因此,bld D基因的过量表达在一定程度上抑制刺糖多孢菌的孢子形成,并有效促进多杀菌素的生物合成,为研究其他正调控基因的过量表达促进多杀菌素的生物合成奠定了重要基础。     

苏云金芽胞杆菌谷氨酰胺合成酶基因glnA的转录调控和过表达

氮代谢对细菌生存至关重要，谷氨酰胺和谷氨酸盐在细菌氮代谢中发挥重要作用。本文对苏云金芽胞杆菌谷氨酰胺合成酶基因glnA的转录调控及过表达进行了研究。通过构建glnR基因的缺失突变株及glnA基因启动子融合lacZ基因的表达载体，测定突变株中glnA启动子活性，发现在胞外营养充足的情况下转录因子GlnR负调控glnA基因。同时在glnR基因苏云金芽胞杆菌缺失突变株中过表达glnA基因。发现与野生型相比，过表达菌株杀虫活性得到提高。     

MNNG对多杀菌素产生菌的诱变效应

多杀菌素(spinosad)是刺糖多孢菌 Saccharopolyspora spinosa发酵产生的次级代谢产物,有显著杀虫活性.采用N-甲基-N′硝基-N-亚硝基胍(MNNG)作为诱变因子对刺糖多孢菌的孢子进行诱变处理,以高效液相色谱方法检测多杀菌素的发酵产量.研究结果表明:诱变剂量为2mg/ml,诱变40min时多杀菌素产量有较大幅度提高.通过诱变最终得到5株产量分别比出发菌株提高61.1%、80.3%、128.1%、69.9%和77.8%的突变株.     

粉红螺旋聚孢霉67-1短链脱氢酶基因CrSdr功能研究

本研究从实验室前期构建的粉红螺旋聚孢霉67-1寄生核盘菌转录组中获得1个差异表达的短链脱氢酶编码基因CrSdr。实时荧光PCR定量监测显示,菌核诱导下24 h时CrSdr基因的表达水平提高4倍。通过基因敲除与回补研究其功能结果表明,CrSdr敲除后对菌株的生长没有影响,但产孢量比野生菌株提高了43.2%,并且对NaCl、KCl和山梨醇引起的渗透压胁迫更为敏感。敲除突变株对番茄灰霉病菌、大豆菌核病菌和黄瓜枯萎病菌的拮抗作用明显减弱（P<0.05）,对核盘菌菌核的寄生能力由野生型菌株的4级降为2级,温室对菌核病的防效降低了50.5%,基因回补后生防作用恢复,表明短链脱氢酶基因在粉红螺旋聚孢霉寄生及生防过程中起着重要的作用。本研究将为揭示粉红螺旋聚孢霉菌寄生机制奠定基础,并对高效植病生防真菌菌剂的研发具有一定的指导意义。     

FocVel2基因对黄瓜枯萎病菌丝生长及毒力的影响

 由尖孢镰孢菌黄瓜专化型引起的黄瓜枯萎病是世界黄瓜生产上的一种毁灭性病害。本研究鉴定了尖孢镰孢菌黄瓜专化型丝绒蛋白的一个同源基因FocVel2,利用基因敲除和互补的方法研究该基因的功能。敲除突变体菌株ΔFocVel2出现明显的表型变化,包括菌落生长速率降低和产孢量降低,并且敲除突变株对黄瓜幼苗毒力明显减弱,回补突变体菌株能够恢复敲除突变体ΔFocVel2的所有缺陷。总之,研究结果发现丝绒蛋白基因FocVel2在菌体无性繁殖以及侵染过程中起到重要作用。     

FocVel2基因对黄瓜枯萎病菌丝生长及毒力的影响

 由尖孢镰孢菌黄瓜专化型引起的黄瓜枯萎病是世界黄瓜生产上的一种毁灭性病害。本研究鉴定了尖孢镰孢菌黄瓜专化型丝绒蛋白的一个同源基因FocVel2,利用基因敲除和互补的方法研究该基因的功能。敲除突变体菌株ΔFocVel2出现明显的表型变化,包括菌落生长速率降低和产孢量降低,并且敲除突变株对黄瓜幼苗毒力明显减弱,回补突变体菌株能够恢复敲除突变体ΔFocVel2的所有缺陷。总之,研究结果发现丝绒蛋白基因FocVel2在菌体无性繁殖以及侵染过程中起到重要作用。     

AdpAsd对于淀粉酶产色链霉菌1628的形态分化和丰加霉素合成的影响

为阐明AdpA与淀粉酶产色链霉菌Streptomyces diastatochromogenes 1628形态分化和合成丰加霉素（Toyocamycin，TM）的相关性。本研究设计简并引物成功克隆了来源于淀粉酶产色链霉菌1628大小为1263 bp的adpA_sd基因（GenBank登录号：JX847412）。结果发现，AdpA_sd的氨基酸序列与灰色链霉菌Streptomyces griseus的AdpA_g及天然色链霉菌Streptomyces coelicolor的AdpA_c的同源性分别为80.7%和78.9%。将adpA_sd基因置于载体pIB139启动子PermE^*下游，构建了重组质粒pIB139-adpA_sd，将其通过接合转移法分别转入菌株1628-T15（高产TM）和1628-T62（低产TM，孢子合成受阻）中，获得重组菌1628-T15A和1628-T62A。结果表明，与出发菌株1628-T62相比，重组菌1628-T62A产孢能力得到一定程度的恢复；重组菌1628-T15A与出发菌株1628-T15相比，整体形态无明显变化。摇瓶发酵试验表明，重组菌1628-T62A较出发菌株1628-T62的TM合成能力显著提高，最终TM产量提高了近3倍，而重组菌1628-T15A的TM产量比出发菌株1628-T15仅有小幅提升。以上结果证实adpA_sd参与淀粉酶产色链霉菌1628形态分化以及TM合成，为今后深入理解adpA_sd的分子调节机制奠定了基础。     

MrXrn1基因参与调控罗伯茨绿僵菌的产孢和致病

本研究以罗伯茨绿僵菌为研究对象，针对5'-3'核糖核酸外切酶基因（MrXrn1，MAA_09154，5'-3'exoribonuclease 1），利用农杆菌介导的同源重组方法进行基因敲除。对获得的MrXrn1基因敲除株（ΔMrXrn1）与野生型进行表型分析结果发现，与野生型相比，ΔMrXrn1的营养生长无明显变化，而产孢能力显著下降，其中产孢量降低了75.75%；以大蜡螟为试虫的体壁侵染毒力分析显示ΔMrXrn1的毒力显著减少，也即半致死时间（LT₅₀：9.16 d）显著长于野生型的（5.96 d），但注射接种情况下不同菌株的毒力无差异；进一步的研究表明ΔMrXrn1的附着孢形成率降低了43.58%。这些结果说明MrXrn1基因对绿僵菌的产孢及毒力起着重要的调控作用。本研究为进一步有效提高真菌杀虫剂的生防效果提供了基础。     

烟草花叶病毒丁香分离物的分离与鉴定

 从表现花叶症状的丁香病株上获得一病毒分离物,其在电镜下为约300 nm×18nm的杆状粒子;电泳分析表明感病组织中ds RNA大约为6.4kbp,而其外壳蛋白分子量约为17.6k Da。以上实验结果初步将该病毒分离物鉴定为烟草花叶病毒属(Tobamovirus)。根据该属病毒复制酶基因序列设计通用引物,进行RT-PCR检测,扩增出约1000 bp的预期特异片段(Gen Bank AY566703)。将PCR产物克隆后测序,序列分析表明,与从蚕豆中分离的TMV-B株系序列(Gen Bank AJ011933.1)同源性为99.90%。根据烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)的RNA CP基因序列设计引物,进行RT-PCR,扩增出约800 bp的预期特异片段(Gen Bank AY56672),序列分析表明,与TMV-B株系序列(Gen Bank AJ011933.1)同源性达99%,上述实验结果表明,该病毒分离物为TMV。由于该分离物与TMV-B在指示植物上的症状存在明显差异,所以,作者把该分离物暂命名为TMV-S。     

sacB介导的绿针假单胞菌YL-1遗传操作方法

绿针假单胞菌Pseudomonas chlororaphis YL-1是从大豆根围分离获得的，对多种病原细菌和病原真菌有较强抑制作用。为了探明绿针假单胞菌YL-1生防相关基因的功能，本研究以嗜铁素转录调控因子PvdS编码基因为对象，建立了一套基于负选择标记基因sacB的绿针假单胞菌无标记基因敲除技术，构建重组质粒pEX18-pvdS，通过改良的细菌接合转移技术将重组质粒导入野生型菌株YL-1中，利用同源重组技术获得缺失突变株ΔpvdS。生防相关性状研究结果表明，与野生型菌株YL-1相比，突变株ΔpvdS泳动能力和生长能力未发生改变，但是群集运动能力显著下降。同时突变株ΔpvdS合成嗜铁素的能力也显著下降，pvdS基因互补后突变株能恢复合成嗜铁素的功能。本文结果表明，已成功建立了适用于YL-1的基因定向敲除技术和功能基因互补体系，为深入研究YL-1的生防机制奠定了重要基础。     

降解赤霉病菌毒素Tri101基因的原核表达及抗体制备

采用RT-PCR方法克隆了编码禾谷镰刀菌单端孢酶烯3-O-乙酰转移酶Tri101基因的cDNA序列,并连接到原核表达载体pGEX-4T2上,将获得的重组载体pGEX-4T2/Tri101转化大肠杆菌BL21后用IPTG进行诱导表达。SDS-PAGE和Western blot分析表明,经IPTG诱导后,Tri101基因在大肠杆菌BL21中获得了高效表达,融合蛋白GST-Tri101分子量为75.45 kDa。将该融合蛋白切胶纯化后免疫家兔,制备兔抗GST-Tri101多克隆抗体。经ELISA法测定抗体效价大于1∶256 000。Western blot分析表明制备的抗体与原核细胞体外表达的Tri101蛋白可以特异性结合,表明该抗体的特异性良好。应用该抗体验证了感赤霉病小麦中Tri101基因的表达。兔抗GST-Tri101抗体的成功制备,为进一步研究Tri101的生物学功能、细胞定位以及在其它植物中的表达等奠定了基础。     

GFP与水稻条纹病毒病害特异蛋白的融合基因在sf9昆虫细胞中的表达

 用重叠延伸PCR(overlap Polymerase Chain Reaction,overlap-PCR)方法获得了含有绿色荧光蛋白(Green fluorescence protein,GFP)和水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)病害特异性蛋白SP(Disease-specific protein)两者的融合基因(GFP-SP),并将其克隆至载体pMD18-T,得到的重组质粒pMD18-T-GFP-SP经Xba Ⅰ/Hind Ⅲ双酶切后与经相同方法处理过的杆状病毒转移载体pFastBacHTb相连接构建成重组转移质粒pFastBacHTb-GFP-SP。酶切和测序鉴定证明了其序列的正确性并且无移码现象发生。将此质粒转化入含穿梭载体Bacmid的感受态细胞DH10Bac,得到含有目的基因片段的重组杆状病毒穿梭质粒rb-GFP-SP。以之转染草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda,sf9)细胞,24~48h后在显微镜200倍可见光视野下观察到被感染细胞发生了细胞和细胞核变大、细胞内颗粒物增多、细胞脱落甚至裂解等一系列与正常的st9昆虫细胞形态有明显区别的变化。荧光显微镜下可见部分细胞发出清晰的绿色荧光,且大部分荧光集中在细胞质部分。这些结果表明,GFP-SP融合蛋白在st9昆虫细胞内成功表达。     

齿兰环斑病毒RdRp基因的原核表达及多克隆抗体制备

 采用RT-PCR法从感染齿兰环斑病毒(Odontoglossum ringspot virus, ORSV)贵州分离物的苋色藜叶片中扩增出病毒的依赖RNA的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase, RdRp)基因保守序列。测序结果显示,该保守片段长516 bp,编码171个氨基酸残基。构建了该片段的原核表达载体pET32a-ORSV RdRp并转化BL21(DE3)菌株,在25℃以0.4 mmol·L^-1 IPTG诱导表达重组蛋白。SDS-PAGE分析表明,重组蛋白分子量约为36 kDa,与预测相符合。将该重组蛋白作为抗原免疫BABL/C小鼠,制备的多克隆抗体效价达1∶102 400。间接ELISA结果表明,该多抗具有较强的特异性,能检测到ORSV感染的病叶汁液中的RdRp,而与其它感染4种同属或不同属病毒的病叶汁液不发生血清学交叉反应,本实验为进一步研究RdRp的结构和功能以及从分子水平上探讨该病毒的致病机制奠定基础。     

水稻条纹病毒NS2基因原核表达产物多克隆抗体制备及受侵染水稻和灰飞虱体内NS2检测

 The NS2 gene of Rice stripe virus (RSV) was amplified by RT-PCR, cloned into pGEM-T vector and sequenced. The NS2 gene was inserted into prokaryotic expression vector pET32a to produce recombinant plasmid pET32a-NS2. The recombinant plasmid was introduced into Escherichia coli strain BL21 (DE3) pLysS. SDS-PAGE and Western blot analysis confirmed that NS2 fusion protein was expressed after induction by IPTG. The recombinant NS2 protein was purified with Ni²⁺-NTA agarose affinity chromatography and the polyclonal antibody against NS2 protein was raised in rabbit. NS2 protein was successfully detected in small brown planthopper (Laodelphax striatellus) at 1:1 600 dilution of the total protein of single planthopper and in infected rice (Oryza sativa) at 1:800 dilution of 10 mg leave by dot immunobinding assay using the polyclonal antibody.     

转基因水稻中β-1,3-葡聚糖酶基因启动子缺失体P3的激发子诱导活性

 选择合适的启动子是植物抗病基因工程的关键性因素,病原菌诱导型启动子的获得将为植物提供更多的启动子选择。将大麦β-1,3-葡聚糖酶同工酶GⅢ基因启动子的缺失体片段P3与报告基因gus (β-葡聚糖酸醛苷酶基因)偶联,构建植物表达载体,通过农杆菌介导法转化水稻。PCR结果表明,所获得的10株潮霉素抗性水稻植株均呈PCR阳性;DNA印迹法结果显示,9株含P3/gus的融合基因已整合到水稻基因组DNA中。GUS组织化学染色及荧光法结果显示,P3缺失体驱动的gus在激发子诱导后,获得了高水平表达。T₁代种子的GUS组织化学染色结果也表明,激发子可以诱导高水平的P3活性。     

对草地贪夜蛾高毒力的苏云金芽胞杆菌菌株筛选与杀虫活性研究

草地贪夜蛾是一种世界性重大农业害虫，给玉米等多种主要粮食和经济作物造成严重危害。为实现对草地贪夜蛾的高效、绿色、持续防控，亟需筛选高毒力苏云金芽胞杆菌菌株资源。本研究以前期实验室储备的对斜纹夜蛾、小地老虎具有杀虫活性的363株野生菌株库为候选菌株，基于菌株杀虫基因差异及进化关系，去除冗余菌株后获得172株候选菌株。通过培养获取这些菌株胞晶混合物，进行杀虫蛋白定量后，测定杀虫活性，获得27株对草地贪夜蛾初孵幼虫具有较高杀虫活性的菌株，其中菌株B14-D2的杀虫活性最高，LC₅₀为0.155 μg/g。克隆了该菌株中的cry1Ea3基因并在HD73^-无晶体突变株中表达，Cry1Ea3蛋白对草地贪夜蛾初孵幼虫LC₅₀为1.789 μg/g。本研究为新的Bt产品和杀虫基因的开发利用提供了丰富资源。