淀粉酶产色链霉菌1628中toyF基因的克隆与丰加霉素合成相关性

为考察编码腺苷琥珀酸裂解酶toyF基因对淀粉酶产色链霉菌Streptomyces diastatochromogenes 1628合成丰加霉素的影响,本研究设计简并引物,首次克隆获得了菌株1628的toyF基因,并构建了敲除质粒pKC1132-toyF',通过接合转移转入菌株1628,获得toyF基因缺失株1628-ΔTOYF。结果表明,与原始菌株1628相比,缺失株1628-ΔTOYF中TOYF的酶活和丰加霉素产量分别降低66.7%、87.5%。在缺失株1628-ΔTOYF中回补表达toyF基因构建了重组菌1628-ΔTOYF/toyF。重组菌1628-ΔTOYF/toyF中的TOYF酶活和丰加霉素产量,较缺失株1628-ΔTOYF分别提高了2.7和8.3倍。由此可见,toyF基因是参与菌株1628生物合成丰加霉素的关键酶基因。本文toyF基因的克隆及其功能研究,为克隆完整的丰加霉素生物合成基因簇及其丰加霉素生物合成机制的研究奠定了基础。     

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。     

全局调控子MtrAsbh影响米尔贝霉素生物合成的研究

MtrA是链霉菌中保守存在的全局性应答调控蛋白。为探究冰城链霉菌中MtrA同源蛋白MtrA_sbh在生物农药米尔贝霉素产生中的作用,本文通过基因敲除、回补和过表达确定了MtrA_sbh对米尔贝霉素产生的影响;通过转录分析和凝胶阻滞初步探究了MtrA_sbh影响米尔贝霉素产生的机制;通过转录分析检测了MtrA_sbh对基因组中其他天然产物生物合成基因表达的影响。结果表明MtrA_sbh为米尔贝霉素产生的关键激活子,其失活导致米尔贝霉素彻底不产生,而过表达则显著提高米尔贝霉素的产量。MtrA_sbh通过影响米尔贝霉素基因簇和前体合成相关基因的表达来调控米尔贝霉素的产生。此外,MtrA_sbh作为激活子或抑制子差异化影响了冰城链霉菌基因组中众多天然产物生物合成基因的表达。     

杭白菊枯萎病的病原菌分离鉴定及淀粉酶产色链霉菌对其防治效果

杭白菊枯萎病是杭白菊重要病害之一,枯萎病的爆发对杭白菊产量造成了巨大的影响。为了明确杭白菊枯萎病的病原菌及其生防菌的防治效果,本文通过形态学和ITS序列分析方法,初步鉴定杭白菊枯萎病病原菌为半裸镰刀菌Fusarium incarnatum。进一步采用菌丝生长速率法和孢子萌发法,测定了淀粉酶产色链霉菌Streptomyces diastatochramogenes 1628代谢产物对该病原菌的抑制效果。结果发现,链霉菌1628代谢产物对菌丝生长和孢子萌发的EC₅₀分别为2.22%和4.70%（体积浓度）。盆栽试验结果表明,施用淀粉酶产色链霉菌代谢产物原液14和28 d后,其对杭白菊枯萎病的保护效果、治疗效果分别为52.84%和42.85%、19.23%和30.16%。说明淀粉酶产色链霉菌1628的代谢产物对杭白菊枯萎病具有明显的保护和治疗作用。     

浙麦冬黑斑病病原菌的分离鉴定及淀粉酶产色链霉菌对其生物防治效果

黑斑病是浙江省慈溪市浙麦冬种植基地常发病害,传染速度快且严重影响麦冬的产量与品质。为了明确引起黑斑病的病原菌以便后续有效防治该病害,本文通过对染病组织培养、病原菌分离纯化和柯赫法则验证、形态学观察与基因序列分析比对（ITS、EF-1α、RPB2、Alt a 1、His 3、ATP）,最终鉴定出引起浙麦冬黑斑病的病原菌是链格孢菌Alternaria alternata。研究淀粉酶产色链霉菌Streptomycesdiastatochromogenes 1628代谢产物对黑斑病的防效结果表明,1628代谢产物对链格孢菌菌丝生长具有较强的抑制作用,其EC₅₀=0.764%（体积浓度）。田间防效结果表明7和14 d校正防效分别可达74.08%和65.28%,均高于阳性对照多菌灵。本研究明确了浙麦冬黑斑病病原菌的分类地位,并筛选到能有效抑制该病原菌的生防菌株淀粉酶产色链霉菌,为后续浙麦冬黑斑病的防治提供依据。     

丰加霉素对黄瓜立枯丝核菌的拮抗作用

采用菌丝生长速率法和盆栽试验法,研究了淀粉酶产色链霉菌Streptomyces diastatochromogenes胞外代谢产物丰加霉素（toyocamycin）对黄瓜立枯丝核菌Rhizoctonia solani的拮抗作用。结果表明：丰加霉素对立枯丝核菌菌丝生长和菌核形成有明显的抑制作用,抑制菌丝生长的EC50值为1.67mg.L-1,浓度为2.20mg.L-1时能完全抑制菌核形成。盆栽试验结果表明,丰加霉素对黄瓜苗立枯病有明显的保护和治疗作用。喷施19.54mg.L-1丰加霉素14d后,对黄瓜苗立枯病的治疗效果为71.91%,显著高于对照霉灵1000倍液的治疗效果（35.83%）;喷施19.54mg.L-1丰加霉素14d后,预防效果为51.06%,与对照无显著差异。施药后21d和14d的治疗效果和保护效果均相当;同时19.54mg.L-1和9.77mg.L-1的丰加霉素对黄瓜立枯病的作用效果相当。     

铁皮石斛梢枯病病原菌分离鉴定及淀粉酶产色链霉菌代谢产物对其防治效果

梢枯病是浙江省武义县寿仙谷铁皮石斛种植基地一种常见的真菌病害,严重影响铁皮石斛的产量与品质,而鉴定枯梢病的病原菌是有效防治该病害的前提条件。本文通过对铁皮石斛染病组织培养、病原菌分离纯化,柯赫法则验证、形态学观察与基因序列比对分析(Alta1、EF-1α、RPB2、ATP、His 3)等,明确了引起浙产铁皮石斛梢枯病的病原菌为链格孢菌Alternaria alternata。淀粉酶产色链霉菌Streptomyces diastatochromogenes 1628代谢产物对链格孢菌菌丝生长有较强的抑制作用,IC₅₀为0.461%(体积浓度)。田间试验结果表明,在7和14 d的校正防效分别为68.35%和65.97%,均显著高于阳性对照50%多菌灵。本研究明确了铁皮石斛梢枯病病原菌的分类地位,并获得能够有效抑制该病原菌的微生物抑菌物质淀粉酶产色链霉菌代谢产物,为后续浙产铁皮石斛梢枯病的防治提供了实践依据。     

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。     

龟裂链霉菌M527荧光定量PCR内参基因的选择及其稳定性评估

龟裂链霉菌Streptomyces rimosus M527是龟裂霉素（rimocidin）的生产菌，其对多种植物病原真菌具有较强的拮抗作用。为从转录水平分析菌株M527以及其抗性突变株中龟裂霉素的合成调控机制，荧光定量PCR内参基因的选择与稳定性评估显得尤为重要。本研究选用16S rRNA_sr、hrdB_sr、rpoA_sr、sigF_sr、sigB_sr、gyrB_sr这6个基因作为候选内参基因，使用geNorm、NormFinder、BestKeeper三个软件分析在野生型龟裂链霉菌M527、高产龟裂霉素抗性突变株M527-GR7和低产龟裂霉素抗性突变株M527-GR21中候选内参基因的稳定性，筛选出稳定性最高的内参基因。结果显示，sigB_sr基因在菌株M527及抗性突变株M527-GR7和M527-GR21中表达稳定性最好。通过以基因sigB_sr、16S rRNA_sr、rpoA_sr为内参基因，检测龟裂霉素生物合成基因簇中的结构基因rimG_sr在菌株M527-GR7中不同时间的相对表达量，发现基因sigB_sr作为内参基因时能得到更准确的结果。     

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。     

转录调控因子AbrB对生防短短芽胞杆菌X23中抗生素edeines生物合成的影响

非核糖体类抗生素edeines是短短芽胞杆菌Brevibacillus brevis X23产生的主要抑菌物质，提高其产量有助于增加生防效果。通过全基因组测序及生物信息学分析挖掘短短芽胞杆菌X23的全局性调控因子，基于Red/ET同源重组技术构建温敏型敲除载体，通过双交换同源重组技术获得短短芽胞杆菌X23全局性转录负调控因子缺失的突变株，然后采用平板抑菌、液相色谱-质谱联用（HPLC-MS）和实时荧光定量PCR研究了全局性转录负调控因子敲除对短短芽胞杆菌X23不同生长时期发酵液的抑菌活性、edeines产量、ede操纵子转录水平的影响。从短短芽胞杆菌X23基因组中挖掘到了1个全局性转录负调控因子AbrB，敲除abrB基因后edeines生物合成基因簇操纵子的转录水平在生长前期显著提高，在发酵48 h后abrB突变株中edeine A和edeine B总产量比出发菌株提高了1.1倍。结果显示短短芽胞杆菌X23中AbrB是edeines生物合成过程中的负调控因子，敲除abrB提高了edeines的产量。     

响应曲面法优化利迪链霉菌A02发酵培养基

为了提高纳他霉素新产生菌利迪链霉菌StreptomyceslydicusA02的发酵水平,采用部分因子法、最陡爬坡试验和中心组合试验相结合的方法对该菌株的发酵培养基进行了优化。试验结果表明,培养基中的玉米淀粉、棉籽精粉和葡萄糖是影响纳他霉素产量的主要因子,由所得响应曲面方程预测出这3个主要因子的质量浓度分别为52．7,31．7和11．7g．L^-1时,纳他霉素产量达最大值1735．3mg．L叫;经摇瓶和30L发酵罐试验验证,该理论预测值与实测值无显著差异;优化后培养基的产能较基础发酵培养基提高了32．9％--34．8％。据此认为,响应面法对利迪链霉菌产纳他霉素发酵培养基的优化具有实效性,本研究为其高产发酵工艺的建立奠定了基础。     

转录因子FoSwi6调控香蕉枯萎病菌的生理特性和致病性

 香蕉枯萎病菌 (Fusarium oxysporum f. sp. cubense) 是威胁香蕉生产的重要土传病原真菌。为了解析该病原菌的致病机理和探索新的防治途径,本研究利用同源重组的方法获得了转录因子FoSwi6的敲除突变体菌株,与野生种菌株相比,敲除突变体菌株 ΔFoSwi6表现为生长缓慢、气生菌丝显著减少且部分菌丝膨大畸形、产孢量降低、对H₂O₂过敏感、镰刀菌酸合成相关基因FoFUB4的表达量下调及致病性减弱。由此表明, FoSwi6 参与调控香蕉枯萎病菌的生理特性和致病性。     

RNA-Seq解析cAMP促进禾谷镰孢菌DON毒素产生的分子基础

 禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)引起的小麦赤霉病(Fusarium head blight)不仅造成小麦产量损失,而且病菌在侵染过程中会释放大量真菌毒素,导致小麦籽粒污染,严重威胁人畜健康。实验室前期研究发现外源添加环磷酸腺苷(cAMP)可以促进禾谷镰孢菌脱氧雪腐镰孢菌烯醇毒素(Deoxynivalenol, DON)产生,但其分子机制尚不清楚。本研究利用转录组分析了cAMP处理后禾谷镰孢菌基因的表达情况,探究了cAMP促进DON毒素合成的潜在机制。研究发现响应cAMP处理的差异表达基因有4 470个,其中1 818个基因上调,2 652个基因下调。负责DON毒素合成TRI基因簇的所有基因在cAMP处理下均上调表达,表明cAMP通过诱导TRI基因簇表达促进DON毒素合成。进一步分析了cAMP下游依赖性蛋白激酶A(PKA)的敲除突变体Δpka的转录组数据,发现几乎所有TRI基因簇基因均下调表达,并且cAMP处理上调表达而Δpka突变体中下调表达的基因中显著富集真菌毒素代谢相关的基因,该结果进一步表明cAMP通过PKA通路调控DON毒素合成。此外,cAMP处理后,可诱导DON毒素产生的γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid, GABA)合成相关基因上调表达,而GABA分解相关基因下调表达。这表明禾谷镰孢菌可通过调节细胞内的GABA水平促进DON毒素合成。     

荧光假单胞菌2P24中phlF基因对抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚产生的影响

Pseudomonas fluorescens2P24是分离自山东小麦全蚀病自然衰退土的1株生物防治菌株,产生抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚(2,4-diacetylphloroglucinol;2,4-DAPG)是其主要防病机制。2,4-DAPG是由phlACBD基因簇合成,受多种调控因子调控。本研究用Tn5转座子插入技术,获得1株phlA基因转录增强的突变体,其突变基因为抗生素合成的负调控基因phlF。与野生菌相比,phlF基因的缺失突变体中phlA的转录增强约100倍,抗生素产量提高492倍。同时,菌株2P24的phlF缺失突变体对病原真菌的拮抗作用明显增强。但2,4-DAPG过量表达菌株对多种作物种子根生长有抑制作用。     

内生真菌HND5菌株抗香蕉枯萎病菌相关非核糖体多肽合成酶基因簇的鉴定

为明确帚枝霉属内生真菌Sarocladium brachiariae HND5菌株具体的抑菌活性物质,在全基因组测序数据的基础上,利用生物信息学对抑菌活性物质合成基因簇进行定位,通过聚类分析和系统发育树分析对基因簇合成产物进行鉴定,并通过基因缺失突变构建及代谢组分析确定具体的抑菌活性物质。结果显示,HND5菌株共含有7个非核糖体多肽合成酶(non-ribosomal peptide synthetase,NRPS)基因簇,聚类分析结果表明基因簇29合成产物为噬铁素,基因簇30合成产物为类环孢霉素类抗菌多肽;系统发育树结合生物信息学结果显示基因簇30合成产物与已知环孢霉素结构差异大,为一个新型非核糖体多肽;将基因簇30 NRPS基因缺失突变后,HND5菌株丧失抑菌活性;同野生型菌株相比,基因簇30 NRPS基因缺失突变体缺失一个分子量为887.54 Da的多肽类物质。表明HND5菌株的抑菌活性物质为一个分子量为887.54 Da的新型类环孢霉素非核糖体多肽,基因簇30负责该多肽的生物合成。     

脐孢木霉菌Trichoderma brevicompactum 0248 tri5基因片段的克隆及表达分析

脐孢木霉菌Trichoderma brevicompactum能合成木霉素等单端孢霉烯类化合物,而基因tri5编码的单端孢霉二烯合酶是合成途径中的关键酶,它催化反式法呢基焦磷酸（tFPP）合成单端孢霉二烯。为分析基因tri5与木霉素合成的关系,本研究从脐孢木霉菌0248中克隆了基因tri5片段,并运用实时荧光定量PCR技术分析了基因tri5在不产木霉素培养基和产木霉素培养基中的差异表达。在相同培养时间下,基因脚在不同产木霉素状态间的表达量差异显著;在培养96h时基因tri5在2种培养基中均达到最大值,基因tri5在产木霉素状态下的表达量是不产木霉素状态下的107．18倍。通过检测产木霉素培养基中基因tr／5表达量与木霉素含量的变化,结果显示木霉素的含量随着基因tr／5表达量的增加而不断增加,在培养96h时达到最大值118．71mg·L-1,推测基因tri5表达量与木霉素合成相关。该研究为基因tri5功能的进一步研究和对脐孢木霉菌0248进行基因工程菌改造奠定了理论基础。     

利用RecTE基因重组体系构建hrpS基因缺失型冠菌素工程菌株

冠菌素 (coronatine, COR) 是一种新型植物生长调节剂,能有效调控植物生长,增强植物抗逆性。目前冠菌素主要通过微生物菌株发酵的方式获得,而菌株自身产率低是限制冠菌素应用的最大问题。为了开发冠菌素高产菌株,本研究以模式菌株丁香假单胞菌番茄致病变种Pseudomonas syingae pv. tomato DC3000为出发菌株,利用RecTE基因重组体系对菌株Pst DC3000中hrpS基因进行了敲除,并成功筛选到基因重组菌株H1-20。对H1-20菌株进行发酵培养,结果表明,H1-20菌株中冠菌素的产量达到了22.67 mg/L,是出发菌株冠菌素产量的2.36倍。本研究通过RecTE基因重组体系,成功地构建了冠菌素工程菌株H1-20,为产冠菌素菌株提供了更多选择,为后续进一步开展冠菌素高产菌株改造工作奠定了基础。     

武夷菌素生物合成调控基因wysPⅢ的功能

为了深入研究武夷菌素生物合成调控机理,通过筛选对武夷菌素产量有影响的基因,明确基因的功能,利用分子育种技术来获得武夷菌素高产菌株。本研究通过基因敲除和过表达技术,获得了wysPⅢ基因的缺失突变株、互补菌株和过表达菌株,验证了该基因在武夷菌素生物合成过程中的功能和武夷菌素产量的关系。结果表明:wysPⅢ基因的过表达菌株生长速率加快,产孢时间提前,而缺失突变株较野生菌株生长变慢,产孢量下降,孢子颜色由正常的深灰色变为灰白色,菌丝变稀疏,但是构建好的菌株与野生型菌株相比,武夷菌素产量没有显著变化。由此可知:wysPⅢ基因调节菌株的生长和产孢特征,而不影响武夷菌素的产量,过表达菌株生长速率加快可缩短武夷菌素发酵时间,降低生产成本。     

禾谷镰刀菌组蛋白乙酰转移酶FgHat1在DON毒素生物合成中的功能

 由禾谷镰刀菌引起的小麦赤霉病是小麦最主要的真菌病害之一。禾谷镰刀菌侵染小麦时分泌脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)真菌毒素,威胁人畜健康。本研究通过对组蛋白乙酰转移酶基因FgHAT1的功能研究,发现该基因编码的蛋白定位于细胞核并调控组蛋白H4的乙酰化。Fghat1敲除突变体在生长发育和致病过程中表现正常,但毒素合成存在显著缺陷。敲除FgHATI导致参与DON毒素合成的TRI基因转录水平降低,突变体产毒相关的细胞分化也表现异常。外源添加cAMP可以有效回复突变体的产毒缺陷,表明FgHat1对毒素的调控与cAMP信号通路有关。研究结果表明组蛋白表观修饰和胞内信号通路之间存在联系,这两者的交叉互作对DON毒素合成的精确调控至关重要。