酰基高丝氨酸内酯酶在蜡状芽胞杆菌中可增强双效菌素抗软腐病

双效菌素(zwittermicin A,ZwA)是一种广谱、新型的抗生素,对很多植物病原菌具有抑制作用;酰基高丝氨酸内酯酶(AHL)通过降解植物病原菌群体感应(quorum-sensing)系统的信号分子,减弱致病基因的表达从而达到抗病的效果。结合这两种物质的不同抗病机理,将来自苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)中的AHL基因导入到蜡状芽胞杆菌(B.cereus)中,得到相应的重组菌株。实验表明,AHL基因在重组菌中可正常表达,并且不影响受体菌ZwA的表达和产量;感病实验证明,同时表达ZwA和AHL的重组菌对于胡萝卜软腐欧文氏菌(Erwinia carotovora)感染马铃薯(Solanum tuberosum)所引起的病害的抗病效果比单独含产ZwA或AHL的蜡状芽胞杆菌的抗病效果有明显增强。说明结合ZwA和AHL的不同抗病机理来提高抗病效果是可行的。     

苏云金芽胞杆菌类ABC transporter基因zwa-FEG能提高双效菌素的抗性

双效菌素(zwittermicin A,ZwA)是一种氨基多元醇类新型广谱抗生素,zmaR为其抗性基因。在苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)YBT-1520菌株ZwA合成基因簇末端存在一个类似ABC transporter的序列(命名为zwa-FEG)。将zwa-FEG基因在大肠杆菌(Escherichia coli)中表达,大肠杆菌能获得ZwA的抗性;将zwa-FEG转移到产ZwA的蜡状芽胞杆菌(Bacillus cereus)菌株UW85中,能使其ZwA产量显著提高。推测zwa-FEG是一种ZwA专一性的ABC transporter,它能将ZwA分泌到胞外,从而增强ZwA的合成和ZwA的抗性。     

蜡状芽胞杆菌群三大类全基因组序列的同源性分析

全基因组比对一般采用全基因组范围内的序列比对,本文首次采用单基因在全基因组范围内进行基因排列比对,选取了蜡状芽胞杆菌群中的44个必须基因,在该群中3大类共5个(Bt.97-27,Bc.14579,Bc.10987,Bc.E33L和Ba.Ames Ancestor)全基因组进行横向比对,所有基因在各个基因组中的排列顺序完全一致,少有交叉,进一步证明:在蜡状芽胞杆菌群中,特别是在蜡状芽胞杆菌、苏云金芽胞杆菌和炭疽芽胞杆菌之间,存在相当大的基因相似性,这与前人的研究结果一致。这种相似性有利于将来用于在该群中所有菌株的全基因组测序装配中。     

苏云金芽胞杆菌N-酰基高丝氨酸内酯酶基因(aiiA)在毕赤酵母中的优化表达

苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)N-酰基高丝氨酸内酯酶基因(auto inducer inactivation A,aiiA)编码的N-酰基高丝氨酸内酯酶(N-acylhomoserine lactonase,AiiA)能够水解植物病原菌群体效应的信号分子N-酰基高丝氨酸内酯(N-acylhomoserine lactone,AHL),进而使革兰氏阴性细菌群体感应受到抑制,减弱病原菌的致病性。本研究将aiiA基因连接至分泌型穿梭表达载体pPICZαB,获得重组表达质粒p PICZαB-aiiA,线性化后电击转化毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115,获得重组工程菌GS115-p PICZαBaiiA。利用定点突变技术,对aiiA基因进行密码子优化,获得重组工程菌GS115-p PICZαB-MaiiA。以终浓度为1%的甲醇、28℃条件下诱导表达,重组工程菌GS115-p PICZαB-aiiA和GS115-p PICZαB-MaiiA均成功表达并分泌出AiiA蛋白。抗病性分析表明,分泌表达的AiiA蛋白能有效抑制胡萝卜软腐欧文氏杆菌(Erwinia carotovora)的致病性。AiiA蛋白在毕赤酵母中的分泌表达,拓宽了AiiA蛋白的获取途径,为AiiA蛋白的产业化提供理论依据。密码子优化为今后改造AiiA蛋白,提高AiiA蛋白的表达效率提供了新的思路。     

蜡状芽孢杆菌抗重金属性能及对镉的累积

所研究的蜡状芽孢杆菌RC可以在镉浓度为200mg·L-1的固体培养基平板上生长良好,表明菌株具有强抗镉的能力。该菌株在液体培养基中Cd2＋、Cr3＋、Pb2＋浓度均为75mg·L-1和Mn2＋浓度为100mg·L-1培养时,菌株生长正常。在重金属Cr3＋、Pb2＋、Mn2＋存在时,采用红外光谱与原子吸收光谱分析菌株对Cd2＋的积累,结果表明,培养基中其他重金属离子的加入,会影响菌株对Cd2＋的积累率;当Cr3＋存在时,Cr3＋可以增加细胞壁上有效官能团活性,明显提高RC菌体对Cd2＋的积累率,而其他重金属组合对Cd2＋吸附积累能力影响不大;RC细胞壁上活性基团-OH、-NH-、-COOH、-PO34-和-M-O（O-M-O）活跃参与Cr3＋、Pb2＋、Mn2＋和Cd2＋多种重金属离子的络合作用。通过高温和十二烷基硫酸钠处理菌株进行质粒消除试验,未发现该菌株的抗镉性质与抗性质粒的存在相关。     

在大肠杆蓖TG1中克隆和表达苏云金芽胞杆菌cryI基因

本研究分离并提纯苏云金芽胞杆菌８０１０菌株的质粒ＤＮＡ，经ＢａｍＨＩ／ＰｓｔＩ双酶解后与ＤＩＧ标记的ｃｒｙＩ基因ＥｃｏＲＩ－Ｆ片段的ＲＮＡ探针杂交，显示出分子量分别为６．５６ｋｂ和４．４ｋｂ的阳性片段。用Ｂｌａｓｓｍｉｌｋ回收４．４ｋｂ的阳性片段并与双功能载体ｐＲＩＴ５重组，转化感受态大肠杆菌ＴＧ１细胞，通过斑点杂交和快检获得含４．４ｋｂ片段的克隆株Ｔ２，ＳＤＳ－ＰＡＧＥ电泳表明它表达了１３０ｋＤ     

枯草芽胞杆菌ZJF-1A5的β-葡聚糖酶热稳定性改造及酶学性质分析

利用定向进化技术对来自枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)ZJF-1A5的β-葡聚糖酶基因进行改造,并对野生酶和突变酶的酶学性质进行研究。获得了2株可以产较高热稳定性酶的突变体,分别被命名为EGs1和EGs2。酶学性质分析结果显示,与野生酶相比,EGs1和EGs2突变酶的半失活温度分别提高了3和5℃,达到了65.5和67.5℃;突变酶的最适反应温度也提高了5℃,达到了60℃;2个突变酶对地衣多糖的水解能力分别提高28%和降低21.6%;对地衣多糖的亲和力未见改变;野生酶和EGs1突变酶最适pH6.5,而EGs2突变酶最适pH7.0;野生型和突变型β-葡聚糖酶都有较宽的pH稳定范围,在pH6.0～8.5的范围内放置48h,仍保持80%以上的酶活力。遗传稳定性检验结果表明,突变株的遗传稳定性良好。     

植物激活蛋白Ap36在苏云金芽胞杆菌的表达及抗病作用

以含有植物激活蛋白(Activator protein)基因ap36的质粒pMYE为摸板,设计一对特异引物,通过PCR反应扩增出激活蛋白基因开放读码框序列,使用XbaI和SphI双切PCR产物,插入到用这两酶双切的pBMB982-304质粒slh motif的下游,构建重组表达质粒pBMB0588,转化苏云金芽胞杆菌无质粒突变株BMB171。结果表明,目标蛋白以融合蛋白的形式成功表达。为探讨表达植物激活蛋白的重组菌是否能够诱导植物获得抗性,用重组菌在28℃培养24小时发酵液原液处理番茄幼苗和土豆片。结果显示,发酵液处理90min后,番茄叶片过氧化物酶(POD)和脯氨酸含量较对照分别提高了57.14%和131.59%;4d后苯丙氨酸解氨酶(PAL)含量较对照也有所提高;经重组菌发酵液处理的马铃薯片,对马铃薯软腐病表现出很强的抗病性。     

枯草芽胞杆菌168的遗传修饰菌株对番茄根结线虫病的生防作用

PopW是来源于青枯病菌(Ralstonia solancearum)的一种harpin蛋白,具有诱导植物抗病性和促进植物生长的作用.构建了含有p43强启动子和nprB信号肽的PopW基因的表达载体pHTPOW,将表达载体pHTPOW转入枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis )168得到工程菌株BsW.SDS-PAGE和Western blot结果表明BsW能分泌PopW蛋白.在离体实验中,测试工程菌BsW对南方根结线虫(Meloidogyne incognita)二龄幼虫(J2)的致死作用,结果显示处理24和48 h后,J2死亡率分别为53.4％和79.6％;在温室实验中,施用工程菌BsW的菌悬液处理番茄(Lycopersicon esculentum)植株,6周后根系上的卵块和根结数目明显减少,防效达到60.0％.具有促生和抑制线虫作用基因工程菌的构建,为研究和开发新型微生物农药,提供了一个新的视角.     

浓香型白酒老窖泥中好氧芽胞杆菌的分离及系统发育树的初步构建

浓香型白酒的生产是以窖池为基础,窖池窖泥中栖息着庞大的微生物群系,微生物间相互作用形成浓香型白酒的独特风味,尤其以芽胞杆菌为主。本研究从泸州老窖酒厂300年窖池窖泥中分离出23株好氧芽胞杆菌属(Bacilli),经光学显微镜和菌落形态观察,23株好氧芽胞杆菌形态差异不显著。通过16S rDNA基因扩增,NCBI基因比对,构建系统发育树,结果表明,23株好氧芽胞杆菌主要为苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)、蜡样芽胞杆菌(B.cereus,Bc)和炭疽芽胞杆菌(B.anthrax),菌种间亲缘关系存在差异;窖泥中分离出的23株好氧芽胞杆菌亲缘关系近,遗传多样性较低。本研结果为了解白酒发酵过程中老窖泥周围环境的变化、提高白酒品质提供基础资料。     

苏云金芽胞杆菌Cry1Ab毒素domainⅡ内3个loop对其毒性作用的影响

苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)Cry毒素domainⅡβ-折叠顶端的3个loop在靶标昆虫中肠受体识别中有重要作用,这3个loop在影响Cry毒性中起到的重要性有所不同。本研究利用能够与Cry毒素非靶标的豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)中肠氨肽酶N(amino peptidase N,APN)受体结合的短肽GBP3.1对Cry1Ab蛋白domainⅡ内3个loop分别进行替换,通过检测loop替换后3株改造蛋白对小菜蛾(Plutella xylostella)幼虫的毒性变化来分析3个loop在Cry1Ab毒性功能中的重要性差异。生物测定结果显示,与野生型Cry1Ab的LC50=0.88μg/m L相比,loop 1、2和3分别被替换后的Cry1Ab的LC50为12.17、32.25和23.00μg/m L。由此可见,loop 2在Cry1Ab杀虫活性中起到的作用最大,loop 3次之,loop 1对Cry1Ab毒素的毒性作用影响最小。该结论与Cry1A蛋白的三维空间结构分析相吻合,并为进一步了解Bt Cry1A毒素作用机制及其三维结构中功能域的研究提供了依据。     

苏云金芽胞杆菌Bt9875杀虫晶体蛋白可诱导Caspase和Bcl-2家族参与调控HL-60细胞凋亡

研究Caspase家族与Bcl-2家族参与调控苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)Bt9875杀虫晶体蛋白对人急性髓细胞性白血病细胞HL-60的影响.本实验采用MTT法检测了杀虫晶体蛋白诱导HL-60细胞凋亡后的Caspase家族的活性和Caspase凋亡酶抑制剂对杀虫晶体蛋白诱导HL-60细胞凋亡的影响;采用Western blot检测了杀虫晶体蛋白诱导多聚ADP-核糖聚合酶(PARP)降解、Bcl-2/Bax调控和细胞色素C的释放.研究结果表明,杀虫晶体蛋白作用HL-60细胞后,激活了Caspase-3、Caspase-8和Caspase-9,在48 h内Caspase家族抑制剂(Z-VAD-FMK)、Caspase-3抑制剂(z-DEVD-FMK)和Caspase-9抑制剂(Z-LEHD-FMK)均可显著抑制杀虫晶体蛋白诱导的细胞凋亡;杀虫晶体蛋白可明显上调促凋亡蛋白Bax的表达,同时下调抗凋亡蛋白BCl-2的表达,并观察到胞浆中细胞色素C的释放.初步证明了Bt9875杀虫晶体蛋白诱导的HL-60细胞凋亡是由Caspase家族和Bcl-2家族共同调控的,线粒体途径在诱导细胞凋亡过程中起着重要作用.     

内生解淀粉芽胞杆菌β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因(bglS)的克隆与表达及酶学特性分析

β-1,3-1,4-内切葡聚糖酶普遍存在于植物内生芽胞杆菌中,为了探讨其功能,以内生解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)TB2菌株基因组为模板,克隆了β-1,3-1,4-内切葡聚糖酶基因(bglS).测序结果表明,该基因的ORF全长732 bp,编码一条243个氨基酸的蛋白,理论分子量约为27.33 kD,等电点约为6.89,其ORF序列已登录GenBank(Accession No.EU368224).Blast同源性分析结果表明,该基因的ORF序列与植物互作生防解淀粉芽胞杆菌(B.amyloliquefaciens FZB42,GenBank Accession No.CP000560)的β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因核苷酸序列的一致性达97.3%,氨基酸序列的一致性达97.1%.将β-1,3-1,4-内切葡聚糖酶基因全长克隆至pUC18载体上,利用基因自身的启动子构建重组表达载体pUC-bglS,并导入大肠杆菌(Escherichia coli)BL21菌株中表达.SDS-PAGE分析表明,BL21::pUC-bglS菌株表达了27 kD左右的蛋白;该酶的最适反应温度为55℃,在50℃以下保温60 min后残余80%以上酶活;最适反应pH为6.2,在pH4.4～6.8 4℃保温30 min残余85%以上的酶活;Ca2+和Fe肛可提高β-1,3-1,4-葡聚糖酶的活性,而Cu2+、Zn2+、Mg2+和Mn2+对其活性具有显著的抑制作用.实验结果为进一步研究植物内生解淀粉芽胞杆菌TB2 β-1,3-1,4-葡聚糖酶的功能和应用打下了基础.     

H5N1型禽流感病毒血凝素HA1蛋白在苏云金芽胞杆菌细胞表面的展示及其免疫原性

利用苏云金芽胞杆菌S-层蛋白CTC表面展示系统研究在细胞表面展示H5N1型禽流感病毒HA1蛋白的可行性及其免疫原性，为研制既安全有效又能常温长期保藏和运输的禽流感口服基因工程疫苗奠定基础。用部分ha1基因（ha1p）代替S-层蛋白ctc基因中部且位于表面锚定序列slh下游的片段，构建了融合基因ctc-ha1p和 csa-ctc-ha1p；利用电脉冲转化法将含融合基因的重组质粒转入苏云金芽胞杆菌无质粒突变株BMB171中，获得了重组菌株BCCH（含ctc-ha1p，并导入一个载有协助细胞表面展示的csaAB操纵子的质粒）和CH（含csa-ctc-ha1p）。通过血凝和血凝抑制试验以及小鼠免疫学实验证实，2个重组菌株均成功地在细胞表面展示了重组HA1蛋白并具有一定的特异性和免疫原性，其中，CH的效果强于BCCH，说明csa-ctc-ha1p这种融合基因的构建方式更胜一筹。研究结果表明，苏云金芽胞杆菌S-层蛋白CTC表面展示系统可用来研制禽流感口服疫苗。     

鱼源嗜水气单胞菌外膜蛋白基因ompTS在枯草芽胞杆菌中的表达及检测

用PCR方法从枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)、鱼源嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)的基因组DNA和质粒pGFP-2中,分别扩增P43启动子、不含信号肽的外膜蛋白基因ompTS和不含启动子的绿色荧光蛋白基因.各PCR产物经测序、酶切、连接到大肠杆菌(Escherichia coli)-枯草芽胞杆菌穿梭载体pNW33N相应位点分别构建了穿梭表达载体pNWP43gfp和pN-WP43omp.电转枯草芽胞杆菌构建菌株BS01(pNWP43gfp),在荧光显微镜下发出明亮的绿色荧光;电转枯草芽胞杆菌构建菌株BS01(pNWP43omp),表达的外膜蛋白经SDS-PAGE和Western blot检测,结果表明,穿梭表达载体pNWP43gfp和pNWP43omp构建成功.构建的枯草芽胞杆菌在P43启动子的调控下,分别实现了绿色荧光蛋白基因和外膜蛋白基因ompTS的表达.     

内切葡聚糖酶基因在毕赤酵母中高效表达研究

在实现了内切葡聚糖酶基因在毕赤酵母中高效表达的基础上,对表达条件进行了优化研究.根据枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)内切葡聚糖酶基因序列设计引物.采用PCR扩增到获得去除信号肽后约1.4kb的内切葡聚糖酶基因片段.以此片段成功地构建了pPIC-End载体.并转化至巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)GSl 15.经过MD和MM平板筛选和酶活性测定,获得了高效表达的转化子GSl15-pPIC-End I、GSl15-pPIC-EndⅧ和GSl15-pPIC-EndⅧ.在摇瓶培养条件下,酵母工程菌表达优化条件:在pH4～8条件下均能稳定表达,诱导起始OD600=5表达水平最高,甲醇诱导最佳浓度为0.5%～1.O%,于250mL以上摇瓶培养对表达有显著的促进作用.三种工程菌在优化条件后诱导培养,酶活性可达860.7、760.3和786.2 U,分别为原始菌株酶活(63.78 U)的13.5、11.9和12.3倍.SDS-PAGE分析表明.表达产物分子量约为79.82 kD,热稳定性分析表明该酶在65℃保温30 min,可保持最高酶活的80%以上.     

苏云金芽胞杆菌WB5中营养期杀虫蛋白3Aa基因(vip3Aa)的克隆、表达与纯化

营养期杀虫蛋白(vegetative insectcidal protein,Vip)是由苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)在营养生长指数中期至稳定期期间分泌产生的一类新型杀虫因子,分为Vip1、Vip2和Vip3三种,以Vip3的研究最为深入。Vip3A对鳞翅目(Lepidoptera)害虫具有广谱杀虫活性,具有重要研究意义。本研究以Bt WB5菌株总DNA为模板,采用PCR方法扩增vip3Aa(Gen Bank登录号:AAM22456)全长,将该片段纯化回收后与p MD18-T连接并转入大肠杆菌(Escherichia coli)DH5α,进行酶切验证和序列测定。将vip3Aa基因片段与经同样酶切的表达载体p Czn1连接,构建重组表达载体p Czn1-vip3Aa,转入大肠杆菌Arctic ExpressTM(DE3),异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(isopropylβ-D-1-thiogalactopyranoside,IPTG)进行诱导表达。SDS-PAGE结果表明,在沉淀和上清中均有约88 k D VIP3Aa蛋白质表达产物;采用Ni亲和树脂对上清中的VIP3Aa融合表达蛋白进行了纯化,获得了纯化蛋白。本研究成功亚克隆了vip3Aa基因,并表达纯化了VIP3Aa蛋白,为后续研究VIP3Aa蛋白在昆虫中肠的作用受体提供了基础资料。