CRISPR/Cas9技术敲除酿酒酵母gpd2基因对产2,3-丁二醇的影响

旨在利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除酿酒酵母甘油-3-磷酸脱氢酶基因(gpd2),探究其对2,3-丁二醇产量的影响。根据酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)W5甘油-3-磷酸脱氢酶基因(gpd2)设计供体片段及gRNA片段,将gRNA片段与可表达Cas9蛋白的敲除载体相连,之后将重组质粒及供体DNA片段转化到S. cerevisiae W5细胞中,根据表型筛选及PCR验证获得gpd2基因缺失菌株。结果表明目的基因gpd2敲除成功,基因缺失菌株与原始菌株经发酵实验相比,甘油产量下降22.01%,乙醇产量提高24.65%,2,3-丁二醇产量下降10.60%。gpd2基因的敲除并没有提高2,3-丁二醇的产量,原因可能是逐渐积累的NADH会优先被细胞内大量的乙醇脱氢酶所氧化,作用于乙醇的产生,而不是优先作用于2,3-丁二醇的合成。本实验构建了适用于酿酒酵母的基因敲除系统,该系统对进一步探究酿酒酵母其他代谢产物与2,3-丁二醇合成之间的关系具有实际的借鉴意义。     

单倍体酿酒酵母的丙酮酸脱羧酶基因(pdc1)的敲除与鉴定

为了抑制单倍体酿酒酵母H14的副产物乙醇的合成,使得2,3-丁二醇产量的提升。利用基因工程手段构建载体pWCL-pdc1,获得两端含40 bp pdc1的同源重组片段-loxP-kanMX-loxP。利用Cre/loxP技术获得pdc1缺失菌株S. cerevisiae H14-01 (△pdc1)。并以野生型菌株S. cerevisiae H14为对照,进行摇瓶发酵试验。S. cerevisiae H14-01长势明显略低于原始菌株。在整个发酵期间,2,3-丁二醇的最高产量和转化率分别为0.373±0.016 g/L和0.005 g/g,分别较原始菌株提高了37.30%和4.66%,但原始菌株没有检测到乙偶姻和2,3-BD生成。另外S. cerevisiae H14-01的乙醇转化率降低了33.24%,但甘油产量提高了15.76%。说明了碳流流向乙醇被阻断之后,会增加2,3-丁二醇的产量,同时会使此部分碳流流向甘油。因此,并为进一步获得高产2,3-丁二醇的工程微生物群体奠定了基础。     

植物乳杆菌lai基因同源重组敲除载体的构建与鉴定

植物乳杆菌中lai基因编码亚油酸异构酶可催化亚油酸转化生成共轭亚油酸,为了进一步研究lai基因的功能,利用同源重组基因敲除技术,成功构建用于敲除植物乳杆菌lai基因的同源重组敲除载体。这不仅为乳杆菌基因缺失工程菌的构建提供一个快速有效的手段,也为乳杆菌基因功能研究奠定基础。     

一种高产L-赖氨酸枯草芽孢杆菌的构建研究

为了选育一种非抗性、高产出、遗传稳定性好、低生产成本的L-赖氨酸生产菌株,以辣椒花药和枯草芽孢杆菌为试验材料,以穿梭表达载体pHT43和基因敲除载体pK18mobsacB为媒介,将辣椒花药中的高赖氨酸基因CFLR转化到枯草芽孢杆菌中。经过2次细胞内同源交换和培养基筛选,最终获得不带质粒抗性标记的高产L-赖氨酸枯草芽孢杆菌株CMCC(B)63501/pK18mobsacB-ΔALA::CFLR,该菌株连续传代20次后仍具有明显高于野生型的CFLR基因拷贝数,经HPLC验证,重组菌株L-赖氨酸含量比野生菌株提高了64.89%。结果表明,本研究所构建的非抗性高产L-赖氨酸枯草芽孢杆菌株产量高、遗传稳定性好、低纯化成本,具有良好的应用潜力。     

高效表达dsRNA大肠杆菌BL21 RNase Ⅲ- 的构建

为了寻找一种简洁、高效的dsRNA获得方式,降低RNAi技术的生产应用成本。应用PKD46介导的重组系统,将PKD46转入大肠杆菌BL21菌株体内,在L-阿拉伯糖的诱导下,产生重组蛋白,使宿主菌具有同源重组的能力,应用两端具有RNase Ⅲ基因40 bp同源序列的PCR产物对其染色体上的RNase Ⅲ基因进行了基因敲除,并在具有卡那霉素的LB平板上筛选到重组菌株。获得了一株能够利用IPTG诱导高效合成dsRNA的BL21 RNase Ⅲ-菌株,为进一步降低RNAi技术的生产应用成本奠定了基础。     

外源添加乙偶姻对酿酒酵母W5/W141产2,3-丁二醇的影响

本研究旨在获得一株性能良好的2,3-丁二醇(2,3-BD)生产菌株。向酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) W5/W141两株产2,3-BD菌株中添加不同浓度乙偶姻,并测定2,3-BD、乙醇和甘油产量随发酵时间的变化情况。S. cerevisiae W5最适乙偶姻添加浓度为12 g/L,且2,3-BD的产量在72 h达到最大,产量为2.54±0.03 g/L,甘油和乙醇转化率分别较未添加时下降了17.6%和23.6%。S. cerevisiae W141最适乙偶姻添加浓度为10 g/L,且2,3-BD的产量在72 h达到最大,产量为1.71±0.02 g/L,甘油和乙醇转化率分别较未添加时下降了57.1%和16.7%。通过对比,本课题最终选用S. cerevisiae W5作为最适菌株,为微生物发酵法生产2,3-BD提供新的资源。     

副干酪乳杆菌HD1.7遗传转化体系的初步建立

优化副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)HD1.7的电转化条件,为构建L .paracasei HD1.7prcR基因敲除突变株奠定基础。通过电转化方法将自杀质粒pUC18-prcR-tet导入L. paracasei HD1.7内,对影响L .paracasei HD1.7电转化的几个主要因素进行了初步研究。当L. paracasei HD1.7生长8 h时,加入青霉素使终浓度为12.5 μg/mL,再培养1 h。经AEB1电转缓冲液(蔗糖浓度为0.3 mol/L)处理后,在1.8?2.0 KV电压下完成电击,并迅速加入MRS培养基中,复苏5 h,成功地将自杀质粒pUC18-prcR-tet转入L. paracasei HD1.7内,并发生了部分同源重组。本研究得到了副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）HD1.7较优电转化条件,为继续研究L.paracasei HD1.7的群体感应调控因子prcR奠定了基础。     

稳定表达禽β防御素2的DF-1细胞系的建立及其抗大肠杆菌活性

旨在建立一株稳定表达禽β防御素2(AvBD2)的细胞系,并检测细胞系分泌产物对耐药菌株的抑制效果.首先,根据同源重组设计方法设计一组含有同源臂的AvBD2基因扩增引物及载体反向扩增引物,将片段连接至pLOV-eGFP真核表达载体,构建真核重组质粒pLOV-eGFP-AvBD2,利用三质粒表达系统将重组质粒与慢病毒包装质...     

ppgA基因在冠突曲霉有性产孢中的功能分析

为研究信息素前体基因ppgA在冠突曲霉(Aspergillus cristatus)有性产孢中的功能,本研究利用同源重组原理对冠突曲霉高效基因敲除菌株AKu70中ppgA基因进行敲除.形态学观察发现,在MYA培养基中,ppgA基因敲除株前期生长较△Ku70菌株快.培养6d后,敲除株形成较厚的菌落,浅黄色.此外,敲除株菌落中产生褐色色素的时间较晚,且明显减少.在1 mol/L NaCl条件下,敲除株仅菌落中央形成稀疏成熟闭囊壳,闭囊壳数量减少约15倍,子囊孢子成熟期延长;敲除株菌落边缘闭囊壳不成熟,无子囊孢子产生.在3 mol/L NaC1条件下,敲除株菌落白色,生长缓慢.这些结果表明,ppgA基因在冠突曲霉的有性产孢过程中发挥重要作用,该研究为进一步探讨冠突曲霉有性产孢机制的研究提供了理论参考和数据支持.     

猪链球菌ssnA基因缺失突变菌株的构建及毒力分析

分泌型核酸酶基因ssnA是近年来研究发现的一种脱氧核糖核酸酶,被认为是一种猪链球菌2型(SS2)潜在的毒力因子。为了分析ssnA基因对于SS2毒力的影响,通过体外构建具有同源臂的重组自杀性质粒,电转化进入SS2,经同源重组构建了SS2流行毒力株GD01的ssnA基因缺失突变菌株,并通过比较分析了野生菌株与缺失突变菌株的生长特性及溶血活性等生物学特性。结果显示,GD01株与ΔssnA突变株的生长速度及溶血活性没有明显差异;ssnA基因缺失后SS2对Hep-2细胞的黏附及入侵能力则明显下降。小鼠毒力试验结果显示,ssnA基因缺失突变菌株对于CD1小鼠LD50是6.17×108cfu,而SS2野生菌株的LD50是4.42×107cfu,缺失突变株的LD50约是野生株的14倍,表明ssnA的缺失对SS2毒力产生明显影响,提示ssnA基因在其致病过程中具有重要作用,其具体作用机制需进一步分析。     

外源添加乙偶姻对酿酒酵母产2,3-丁二醇及其菌株的影响

通过对菌株发酵特性的研究,旨在获得一株性能良好的2,3-丁二醇(2,3-BD)生产菌株.本研究以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)W5/W5-△pdc1/W5-△pdc5/W141四株菌株为试材,利用高效液相色谱法(HPLC)对乙偶姻产量和BDH酶活进行检测,从而挑选出最适合作为产2,3-BD...     

致病疫霉木瓜蛋白酶亚家族基因C1A-PH-SCH1的克隆与表达分析

为进一步明确引起马铃薯晚疫病的致病因子,通过克隆马铃薯晚疫病致病疫霉菌分泌蛋白中的半胱氨酸蛋白酶家族基因,构建该基因的原核表达载体,在大肠杆菌BL21中诱导表达。本试验采用TA克隆法,提取来自云南马铃薯产区的致病疫霉菌XH05-5-4的总RNA,反转录cDNA,PCR扩增后将该基因片段连接到载体,转化大肠杆菌BL21并诱导表达。克隆获得半胱氨酸蛋白酶家族基因全长为1176 bp,包含1个最大的开放阅读框1077 bp,编码387个氨基酸。推测蛋白相对分子量41.671 kD,理论等电点4.88;经IPTG诱导和SDS-PAGE检测,所构建的原核表达载体表达的蛋白与预期蛋白相符合。生物活性测定表明：马铃薯叶片出现坏死,类似于晚疫病症状。利用TA克隆技术从致病疫霉菌XH05-5-4中克隆得到了1个半胱氨酸蛋白酶家族基因（登录号：KP938956命名：C1A-PH-SCH1）,通过同源性比对发现C1A-PH-SCH1为木瓜蛋白酶亚家族基因,成功构建了原核表达载体,并使其在大肠杆菌中得到了表达,对生物活性测定结果显示出现了类似于晚疫病症状的水渍坏死斑症状,推测C1A-PH-SCH1参与马铃薯晚疫病的发病过程。     

棉花(Gossypium hirsutum)ROP1基因酵母双杂交体系的诱饵载体构建及鉴定

ROP是高等植物里一类分布广泛的信号小G蛋白,在植物生长、发育、抗逆、抗病和激素信号转导过程中起重要调控作用。本研究用PCR体外扩增技术获得棉花GhROP1基因片段,将目的基因与诱饵质粒载体pGBKT7通过双酶切定向重组,构建诱饵质粒pGBKT7-GhROP1,并成功的转入到Y187酵母菌通过缺陷性培养基培养进行毒性和自激活检测。结果表明,成功克隆棉花GhROP1基因,该基因开放阅读框共有591 bp。双杂交诱饵表达载体pGBKT7-GhROP1构建成功,并成功转化酵母菌Y187;结果显示含表达载体的酵母菌Y187在SD/-Trp平板上长势良好,说明表达蛋白对酵母菌无毒害作用。在SD/-Leu,SD/-Trp-Leu,SD/-Trp-Leu-His-Ade平板上则没有生长,说明转化pGBKT7-GhROP1质粒后的Y187酵母菌无自激活发生。本研究结果为下一步利用酵母杂交系统筛选GhROP1蛋白相互作用的蛋白提供理论参考。     

叶用莴苣无缝克隆构建LsE3基因过表达载体和新RNAi载体及遗传转化体系优化

研究旨在应用新技术和新载体构建过表达和沉默载体,优化遗传转化体系,验证生菜LsE3基因功能,探究高温抽薹机制。以pCAMBIA1304和pFGC5941载体为材料,通过无缝克隆构建叶用莴苣转基因载体,并通过筛选培养基配方优化遗传转化体系。试验成功地以pCAMBIA1304为基础,插入源自pFGC5941的dsRNA表达框序列,获得了新RNAi空载pCAMBIA1304- FGC5941,构建了LsE3沉默载体,并成功以双元质粒载体pCAMBIA1304构建了LsE3过表达载体。试验对易抽薹叶用莴苣品种‘GB-31’进行潮霉素浓度、直接芽诱导培养基配方和生根培养基配方的筛选,确立了潮霉素适宜筛选浓度为5 mg/L,并确立了最优培养芽诱导和生根培养基配方。试验成功获得新RNAi空载并构建了转基因载体,优化了遗传转化体系,为解决载体构建繁琐复杂的问题提供新思路,并奠定了生菜转基因技术的基础。     

驻极体对大肠杆菌的影响研究

为了有效防止空气中的大肠杆菌附着在食物等表面对人和动物造成腹泻等肠道疾病。以聚四氟乙烯制作的驻极体薄膜为试材,用控制变量法与理论分析和试验研究相结合的方法测得带负电和带正电的驻极体薄膜对大肠杆菌的影响数据。结果表明：带负电的驻极体薄膜对大肠杆菌的正常生长具有抑制作用,最高抑制率达到70.82%;带正电的驻极体薄膜促进了大肠杆菌的生长,最高促进率达到54.65%。进一步用光学显微镜观察到在带正电的驻极体薄膜下处理后的大肠杆菌菌落生长密集,带负电的驻极体薄膜处理后的菌落生长稀疏。驻极体薄膜对大肠杆菌生长造成影响的机制主要是静电场影响了大肠杆菌分子的膜电位,进而影响大肠杆菌的生长。带负电的驻极体薄膜对大肠杆菌具有良好的抑制作用,可为生产与驻极体灭菌有关的材料提供理论依据。     

重组减蛋综合征病毒KnobS干酪乳杆菌的构建与表达

以干酪乳杆菌为传递载体,以开发食品级安全的减蛋综合征病毒疫苗为目标,构建了一个温度敏感型自杀型质粒系统p ORZP-UKD。将该质粒电转化到干酪乳杆菌L.casei中,经过2次升温处理和5-氟尿嘧啶抗性筛选,挑选阳性克隆,采用PCR和SDS-PAGE方法进行鉴定。KnobS基因整合到干酪乳酸杆菌基因组内,并实现融合蛋白KnobS的分泌表达。表明得到了一株具有无任何选择性标记、携带有KnobS表达盒元件的基因组整合的重组干酪乳酸杆菌KnobSΔupp L.casei,且整合的外源基因能够随着细菌的复制而进行表达,为减蛋综合征病毒免疫保护性抗原KnobS疫苗的进一步研制提供了试验数据。     

桃叶卫矛茎段愈伤组织诱导及不定芽再生体系的建立

为完善及优化桃叶卫矛组培繁殖再生体系,解决以腋芽萌发为再生途径进行组培增殖时增殖系数小的问题,以桃叶卫矛幼嫩茎段为材料,分别用20%的次氯酸钠和0.10%的升汞进行消毒处理,处理时间分别为8、10、12 min获取其消毒最佳方案;以桃叶卫矛茎段为材料,通过调节6-BA和NAA浓度,诱导桃叶卫矛茎段产生愈伤组织;以桃叶卫矛愈伤组织为材料,采用6-BA和NAA正交试验诱导产生不定芽;以桃叶卫矛不定芽为材料,调节6-BA和NAA浓度,提高继代增殖系数;以桃叶卫矛继代增殖苗为材料,调节IBA和NAA浓度,获取桃叶卫矛生根苗。研究结果表明：（1）桃叶卫矛幼嫩茎段消毒最佳方案为20%的次氯酸钠处理12 min,污染率2%;（2）茎段愈伤组织诱导最佳培养基为1.0 mg/L 6-BA+ 0.10 mg/L NAA,诱导率80.00%;（3）不定芽诱导最佳培养基为0.5 mg/L 6-BA+ 0.10 mg/L NAA,诱导率91.11%;（4）继代增殖最佳培养基为MS+ 1.0 mg/L 6-BA+ 0.10 mg/L NAA,增殖系数6;（5）生根培养最佳培养基为1/2MS+ IBA 0.3 mg/L,生根条数平均为5条。本研究利用桃叶卫矛无芽茎段诱导出愈伤组织,并将继代增殖系数提高至6,且完成了桃叶卫矛组培再生体系的优化。