解淀粉芽孢杆菌Bs-18生防功能相关基因的初步鉴定

本研究利用平板筛选法,从转座子TnYLB-1转化的解淀粉芽孢杆菌Bs-18的突变体文库中筛选到生防作用发生明显变化的3株突变株。以这3株突变株为材料,通过反向PCR技术对突变体中转座子插入位点的侧翼序列进行BLAST比对分析,发现它们与野生芽孢杆菌的芽孢形成、细胞分离、细胞的一系列代谢活动等有关。     

产酸克雷伯氏菌游动性减弱突变体的筛选

以产酸克雷伯氏菌KO108为研究对象,通过构建转座子突变体文库,筛选获得2株游动性显著降低的突变菌株,并以转座子mTn5gusA-pgfp21构建突变体库,利用地高辛生物标记gfp基因序列作为探针,Southern杂交验证突变体库的质量,根据杂交条带判断mTn5gusA-pgfp21转座子插入染色体的拷贝数,以反向PCR获取未知序列,通过基因组学分析预测游动性相关基因。结果表明:产酸克雷伯氏菌KO108具Kan抗性标记、GUS活性、GFP遗传标记的突变体库可由两亲结合经转座子mTn5gusA-pgfp21转座突变获得;随机选择100株突变体进行游动性筛选,仅获得2株游动性显著降低的目标菌株MA和MD;MA、MD与KO108差异显著(P0.05),而MA和MD之间没有显著差异;Southern杂交结果显示MA和MD的转座子mTn5gusApgfp21为单插入,且插入位点所在的酶切片段大小不同;经反向PCR、测序、序列分析,发现MA突变基因为醌类氧化还原酶(NAD(P)H:quinone oxidoreductase)(NQR)基因簇的NqrA,MD突变基因为LPS脂多糖生物合成基因簇基因;生长曲线检测显示KO108和MA、MD无显著差异;菌膜检测发现MD与KO108、MA有一定差异,但KO108与MA之间无显著性差异;以Biolog ECO检测KO108和MA、MD的碳源利用情况,结果表明MA和MD 72h后仍然不能利用羧酸类碳源D-半乳糖酸γ-内酯和2-羟基苯甲酸。     

鸡源沙门氏菌对β-内酰胺类抗生素耐药相关基因的筛选及鉴定

[目的]从沙门氏菌全基因组范围筛选和鉴定其与β-内酰胺类抗生素耐药性相关的基因.[方法]对临床分离的10株沙门氏菌进行药敏试验,选择耐药性最广泛的菌株作为研究对象,利用mariner转座子对其基因组进行随机突变,获得转座子突变株文库,筛选文库中对β-内酰胺类抗生素敏感的突变体,通过套式PCR、核苷酸测序及序列比对确定突变体中转座子的插入位点及其破坏的基因.[结果]从突变株文库中筛选得到15株分别对青霉素G、氨苄西林和头孢哌酮敏感的突变株,其中3株对三种抗生素都敏感.转座子破坏基因为STM4216 (inner membrane protein)和STM4150 (50S ribosomal protein L1).[结论]筛选出的基因有望成为控制或扭转沙门氏菌耐药性的作用靶点.     

Mutator诱导的玉米白化突变体插入位点的遗传分析及代谢途径的构建

【目的】利用Mutator(Mu)诱变群体获得、验证叶色白化突变体的Mu因子插入位点;解析玉米叶色变异相关基因及其代谢网络。【方法】以含有活性MuDR转座子的W22∷Mu为父本,与玉米自交系综31(Z31)杂交产生的M2和M3家系群体为材料,经表型性状的遗传分析和Mu插入位点的分离获得白化突变体,经生物信息学方法解析白化突变体产生的相关基因,同时构建产生白化突变代谢网络。【结果】对870个M2家系的16000余单株和M3种植的36个家系近700单株进行考察,获得了遗传稳定的白化突变体41株。经Mu-TAIL-PCR分析获得35条Mu因子插入序列;对靶位点序列分析,获得的14个靶位点可能与叶绿素合成及光合作用有关;利用其中6个靶位点构建了5条玉米叶色突变产生白化的叶绿素代谢网络途径。【结论】初步证实了Mu转座子插入的27个靶位点与叶色白化突变体的关联;建立了6个靶位点的玉米叶色突变产生白化的叶绿素代谢网络途径。     

运用体内表达技术筛选霍乱弧菌感染成年小鼠体内诱导表达基因

为研究霍乱弧菌体内感染机制,寻找新的抗霍乱药物靶标和候选疫苗。以转座子上无启动子的kan-rpsL融合基因作为体内外双重抗生素报告基因,通过与霍乱弧菌埃尔托型C6706接合建立转座子突变库,经体内外各两轮筛选,获得对卡那霉素(Kan)体内抗性体外敏感、链霉素(Str)体外抗性体内敏感的突变株,即转座子插入位点上游包含了能够在体内被诱导激活的启动子。初步建立了筛选霍乱弧菌体内诱导表达基因的成年小鼠模型,最终获得5株阳性克隆。对转座子插入位点进行序列分析,分别为编码渗透敏感型钾离子通道组氨酸激酶的kdpD,谷氨酸合酶大亚基的gltB1,亮氨酰氨基肽酶的pepB以及核苷渗透酶的nupC。对kdpD基因融合lacZ报告基因进行表达调控研究,发现该基因在LB和霍乱毒素诱导培养基AKI中不能被诱导表达。以上结果表明霍乱弧菌通过调节氨基酸及核酸代谢,感知体内外环境来适应宿主体内环境的变化。     

Achaetomium sp.Xz8来源的甘露聚糖酶Man5Xz8 热稳定性的研究

嗜热真菌Achaetomium sp. Xz8来源的甘露聚糖酶Man5Xz8和Humicola sp.Y1来源的嗜热甘露聚糖酶Man5A氨基酸序列一致性高达90.0%,然而两者的酶学性质尤其是最适温度和热稳定性却存在着很大的不同。Man5Xz8的最适温度为50℃,仅在30℃下保持稳定,而Man5A最适温度为70℃,且在50℃下具有良好的热稳定性。为研究不同区域关键氨基酸位点对甘露聚糖酶热稳定性的影响,以Man5Xz8为研究材料,通过生物信息学方法分析,分别构建了单点突变体V124I及△SG。实验结果表明,突变体V124I及△SG和原酶Man5Xz8具有相似的最适pH和最适温度,但在热稳定性方面较原酶有很大提高：在50℃下处理10 min后,突变体V124I的相对剩余酶活力较原酶Man5Xz8提高了26.9%,突变体△SG在50℃下处理1 h保持稳定。通过对甘露聚糖酶不同区域氨基酸位点的研究,发现了与酶热稳定性相关的关键结构区域及位点,为以后更好的研究第5家族的甘露聚糖酶提供了一定的理论指导。     

用转座子TnYLB-1构建枯草芽孢杆菌EDR4突变体库

为筛选枯草芽孢杆菌EDR4拮抗相关基因,利用转座子TnYLB-1构建该菌株的插入突变体库。通过对种子液OD600值、转接培养液Ⅰ继续培养OD600值及转接培养液Ⅱ后的孵育时间3因素设计正交试验,转化过程中加入pMarA质粒的不同量及质粒与感受态细胞共培养的不同时间研究2因素对转化效率的影响,确定pMarA对EDR4的转化体系。通过50℃高温诱导培养产生EDR4的插入突变体,挑取单菌落2 756个,构建EDR4的插入突变体库,随机挑选14株突变体经PCR检测转座子TnYLB-1序列,发现转座子已成功插入到EDR4基因组中;进一步通过Southern杂交验证,发现转座子TnYLB-1主要以单拷贝形式随机插入,也有部分多拷贝插入。此突变体库的建立可为以后筛选该菌株拮抗相关基因等研究奠定基础。     

普城沙雷氏菌ACCC 02146产灵菌红素调控基因的鉴定

【目的】鉴定影响普城沙雷氏菌ACCC 02146产灵菌红素能力的基因，构建ACCC 02146的转座子突变体文库，为进一步研究普城沙雷氏菌ACCC 02146灵菌红素合成机制奠定基础。【方法】采用平板划线法从菌种保藏中心购买菌株和实验室保藏菌株中获得15株产灵菌红素的菌株。采用16S rRNA基因测序法鉴定各菌株，邻接建树将其分类，并比较不同类别菌株灵菌红素合成基因簇启动子序列差异，观察各菌株产色能力。对16S rDNA序列和灵菌红素合成基因簇启动子序列均有异于其他菌株的普城沙雷氏菌ACCC 02146合成灵菌红素的调控基因展开研究。构建ACCC 02146的转座子突变体文库，筛选出产色能力明显改变的克隆子并鉴定出对应的转座子插入突变基因。【结果】该突变体文库中有74个突变体表现出产灵菌红素能力的变化。其中25个突变体转座子插入发生在pigA、pigB、pigC、pigD和pigH等5个灵菌红素合成簇基因上，49个突变体转座子插入基因为灵菌红素合成基因簇之外的基因。在鉴定到的产色能力改变的突变体中，麦芽糖O-乙酰基转移酶基因突变菌株有6个，二氢乳清酸脱氢酶基因突变菌株有4个，MarR家...     

植物中Ac/Ds转座子的研究与应用

Ac/Ds转座子作为研究较为深入的植物转座子,已被广泛应用于植物功能基因组研究.利用Ac/Ds标签系统构建插入突变体库是研究功能基因组学的有效途径,也是进行基因克隆及功能分析的有利工具.结合课题组利用Ac/Ds转座子标签分离基因并进行基因功能验证方面的研究工作,综述了Ac/Ds转座子在植物基因组中的插入特点、转座机制以及转座子标签法的应用与发展前景,为更有效的利用Ac/Ds转座子提供参考依据.     

牛源大肠杆菌对喹诺酮类抗生素耐药相关基因的筛选及鉴定

为在大肠杆菌全基因组范围内筛选和鉴定与喹诺酮类抗生素耐药性相关的基因,通过对临床分离的13株大肠杆菌进行药敏试验,选择耐药谱较广泛的菌株作为研究对象,利用Mariner转座子对其基因组进行随机突变,获得转座子突变株文库,并以亲本菌株为对照筛选文库中对喹诺酮类抗生素敏感的突变体,通过套式PCR、核苷酸测序及序列比对确定突变株中转座子的插入位点及其破坏的基因。结果表明:从突变株文库中筛选得到22株分别对诺氟沙星、环丙沙星、左氧氟沙星、萘啶酸敏感的突变株,其中7株对4种抗生素都敏感;插入位点分析发现,抗生素敏感突变株中被转座子破坏的基因包括ecs4206(磷酸核酮糖激酶)、ecs3959(β-D-半乳糖苷酶β亚基)、ecs3946(假定蛋白)和ecs1857(DNA结合转录调控因子)。筛选出的基因可被开发为控制或扭转大肠杆菌耐药性的作用靶点。     

耐受甲醛并能利用甲醇细菌的分离及其基因组文库的构建

从污水样品筛选出能利用甲醇的菌株A和B,经16S rDNA测序分析,鉴定为芽孢杆菌(Bacillussp.KM01)和肺炎克氏杆菌(Kleb-siella pneumoniae)。甲醛耐受能力的测试表明,这两种分离菌对甲醛具有较强的耐受能力,能在含8~15 mmol/L甲醛的LB培养基上生长。Southern杂交分析结果说明,这两株菌的基因组中有兼性甲基营养菌6-磷酸己酮糖合成酶(HPS)和6-磷酸果糖异构酶(PHI)基因的同源序列。以pUC118为载体构建了这两种分离菌的基因组文库,进一步的检测结果说明所构建的基因组文库质量符合要求。     

吊兰叶际和根际甲基营养菌的分离与鉴定

[目的]为了分离鉴定吊兰附生甲基营养菌。[方法]通过微宇宙方法对吊兰进行甲醇和甲醛喷施和熏蒸30 d,采用水洗、过滤和离心从吊兰叶际和根际采样;优化的甲基营养菌无机盐筛选培养基中添加1%(V/V)甲醇和0.1%甲醛(V/V)混合液为仅有碳源,并添加50 mg/L放线菌酮抑制真菌生长;结合16S rDNA技术,鉴定菌株类型。[结果]分离鉴定12株甲基营养菌,其中叶际分离甲基营养菌属菌株和根际分离分支杆菌属菌株分别显示出叶、根代表性甲基营养菌特征,可分别耐受0.1%(V/V)和0.3%(V/V)的甲醛。[结论]该研究建立了吊兰附生甲基营养菌的一种有效分离和鉴定方法。     

细菌单杂交方法在筛选甲基营养菌甲醇脱氢酶启动子结合蛋白中的应用

为了构建甲基营养菌转录因子亚文库及筛选与甲醇脱氢酶启动子DNA相互作用的蛋白质,对甲基营养菌MP688的基因组和转录组数据进行分析,使用关键词对全基因注释信息和转录组结果进行搜索,找到相关基因的核苷酸序列,通过PCR获得目的片段并构建一系列转录因子亚文库,利用细菌单杂交系统筛选转录因子亚文库找到与甲醇脱氢酶启动子具有相互作用的调控因子。成功构建完成含有32个转录因子的亚文库,建立了甲基营养菌中细菌单杂交筛选方法,通过该方法筛选出2个与甲醇脱氢酶启动子具有强相互作用的转录因子基因。对于基因组已测序的细菌来说,构建转录因子亚文库筛选效率要优于构建基因组文库和cDNA文库,细菌单杂交系统能成功用于甲基营养菌,并能快速高效地筛选与启动子具有相互作用的转录因子。这一方法的建立,为阐明甲醇脱氢酶在甲基菌生长和代谢产物合成中的调控机制奠定了基础。     

脱氧雪腐镰刀菌烯醇降解菌的分离和鉴定

【目的】分离筛选能够降解脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的细菌,以期能在该毒素的生物解毒处理中得到应用。【方法】用高产毒禾谷镰刀菌F-25接种灭菌的小麦籽粒,培养后获得DON毒素;然后以DON毒素为唯一碳源进行DON毒素降解菌的驯化富集培养,得到能够降解DON毒素的混合菌群,逐一对分离到的细菌进行DON毒素降解能力检测,得到能够降解DON毒素的菌株。【结果】筛选得到的菌株DDS-1对液体培养基中的DON毒素的降解能力达95%以上,显著高于其它菌株;从形态、生理生化特性以及16S rDNA序列进行分析,DDS-1菌株初步鉴定为徳沃斯氏菌Devosia sp.;把DDS-1添加到小麦饲料中后,饲料中的DON毒素降解率达到75.47%。【结论】选出的DON高效降解菌株徳沃斯氏菌,不但对液体培养基中的DON毒素具有很好的降解作用,对饲料中DON毒素也有很好的降解效果。这为真菌毒素的生物脱毒处理提供了可行的方法。     

利用转座子Tn5诱变冰核细菌获得无冰核活性菌株

 以云南省冰核细菌的优势种类丁香假单胞菌Pseudomonas syringae和菠萝泛菌Pantoea ananas为重组基因工程菌的受体菌,采用Tn5转座子诱变技术,以大肠杆菌Escherichia coli S17／pZJ25∶∶Tn5作为转座子诱变的供体菌,使Tn5插入并整合到冰核细菌基因组中,使冰核基因的线性连续性被破坏,失去冰核活性。大量筛选接合子,获得157株丧失冰核活性的菌株。     

一株拮抗病原真菌的固氮菌Paenibacillus spGD812

 【目的】筛选具有拮抗病原真菌功能的固氮菌,研究菌株的固氮酶活性、nifH、生理生化特征、菌株抗逆性与接种效果等,并对该菌株进行鉴定,为微生物肥料生产筛选菌种资源。【方法】采用无氮培养基富集、筛选固氮菌,用对峙法筛选拮抗菌;乙炔还原法测定固氮酶活性,PCR扩增16S rDNA和nifH;通过形态、生理生化特征和16S rDNA序列分析鉴定菌种;采用温室盆栽小白菜试验接种效果。【结果】筛选到1株固氮菌GD812,该菌株固氮酶活性达到30.661 nmol C2H4/h•mg蛋白,同时具有拮抗麦类赤霉病菌（Gibberella zeae）和棉花黄萎病菌大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）功能,抑菌率分别达到59.5%和49.3%;根据形态、生理生化特征和16S rDNA序列分析结果,GD812被鉴定为类芽孢杆菌Paenibacillus sp.;该菌株的nifH基因长度300 bp,与Paenibacillus sp. Bs57 nifH基因序列相似性98%;GD812可以利用35种供试碳源中的20种,耐酸碱pH4—11,在4—50℃均可生长,盆栽试验接种比对照小白菜鲜重增加52%。【结论】固氮菌GD812被鉴定为类芽孢杆菌,该菌株利用碳源广泛,抗逆性强,具有较高的固氮酶活性和拮抗病原真菌能力,盆栽试验显示较好的接种效果,可望进一步研发成为优良的固氮微生物肥料生产菌种。     

香蕉枯萎病菌4号生理小种农杆菌介导遗传转化体系的建立及T—DNA插入突变体的筛选

【目的】通过农杆菌介导的遗传转化（ATMT）方法,建立香蕉枯萎病4号生理小种的高效转化体系,构建病原菌的突变体库并进行筛选,为已突变基因提供分子标记,在分子水平上对香蕉枯萎病菌的功能基因进行深入研究。【方法】通过单因子变量（试验材料、真菌孢子浓度、农杆菌预诱导终浓度、IM诱导培养基pH、共培养介质、共培养时AS浓度、共培养温度）试验,研究影响农杆菌介导的遗传转化效率的关键因素,并通过形态观察与致病性试验筛选突变体。【结果】得到的最佳转化条件为：农杆菌预诱导浓度OD600=0.8,病原菌孢子浓度106 CFU/mL,转化受体材料为分生孢子,共培养培养基pH 5.4,共培养温度25 ℃,共培养培养基中AS浓度200 μmol/L,共培养介质为硝酸纤维素膜。通过条件优化,转化效率可达到800-900个转化子/106个孢子。【结论】通过农杆菌介导的遗传转化成功将GFP基因转入病原菌中并表达,构建了病原菌的T-DNA插入突变体库,并通过筛选得到多个表型和致病性发生变化的突变体,为香蕉枯萎病菌基因组功能注释的研究奠定了基础。     

二甲戊灵降解细菌的筛选、鉴定及其降解特性研究

采用富集培养法,从新疆棉田土壤中分离筛选二甲戊灵高效降解菌株,研究不同培养条件对二甲戊灵降解的影响,以期为二甲戊灵污染土壤的治理提供依据。结果表明,经平板法初筛获得9株高度耐受二甲戊灵的降解细菌,其中,菌株JY-2和JY-5在3 d后对100 mg/L二甲戊灵的降解率在75%以上。此2株细菌经形态观察和16S rDNA序列分析,被初步鉴定为沙雷氏菌(Serratia sp.)和假单胞菌(Pseudomonas sp.)。2株细菌均能在以二甲戊灵为唯一碳源的无机盐培养基中生长,其在外加碳源量0.5%、菌株接种量10%、初始二甲戊灵质量浓度200 mg/L、pH值7.0、温度30℃的最佳培养条件下振荡培养3 d,对二甲戊灵的降解率分别可达83.34%和82.79%。可见,此2株细菌有较强的适应能力,能高效、快速地降解二甲戊灵。     

PhoR/PhoP双因子调控系统在枯草芽孢杆菌NCD-2菌株解磷能力中的功能分析

枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）NCD-2能有效的防治棉花黄萎病,同时还具有降解蛋黄卵磷脂的能力。将含有mini Tn10转座子的pHV1249质粒电击转入NCD-2菌株中,51℃高温诱导转座子插入突变,构建了NCD-2菌株的解磷突变子库,筛选到3株丧失解磷能力的突变子。运用染色体步移技术对突变株M216中转座子插入位点基因的侧翼序列进行克隆和序列分析,结果表明丧失解磷能力突变株中转座子插入基因与B.subtilis 168菌株中PhoR基因的相似率达到98%,Southern杂交验证突变株中转座子为单拷贝插入。将PhoR基因克隆到pHY300PLK质粒上构建重组质粒电击转化M216进行功能互补验证,互补菌株部分恢复了解磷能力,表明NCD 2菌株中PhoR基因与其降解卵磷脂能力具有相关性。     

高寒草地5种土壤优势细菌的16S rDNA鉴定及其对不同物质利用初探

选择5种高寒草地优势细菌HY6、HX4、HY1-1、NX3 和HX3,通过对其16S rDNA的分子鉴定,初步确定这5种细菌分别为侧孢短芽孢杆菌(Brevibacillus laterosorus)、节杆菌属(Arthrobacter sp.)、芽胞菌属(Bacillus sp.)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus sp.)和芽孢八叠球菌属(Sporosarcina sp.);同时测定其运动性及对碳源、氮源和大分子物质的分解利用能力.结果表明:HX4、HX3、HY1-1和NX3具有较强的运动性,且这5种细菌对不同碳源、氮源以及大分子物质的利用能力存在一定差异,表明这些细菌对动、植物残体或凋落物的分解和利用具有一定的选择性,同时也反映了其在草地物质循环过程中存在相互分工.