枯草芽孢杆菌3610 ClpQY基因缺失突变株的构建及其功能

为了验证枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)中Clp QY基因的功能,以枯草芽孢杆菌基因组为模板,PCR扩增出Clp QY基因上下游同源序列840 bp和983 bp的片段,并与自杀质粒p MAD载体连接,构建重组质粒p MADup-down,运用化学转化法通过枯草芽孢杆菌菌株PY79,采用LOOP IN和LOOP OUT的方法,获得不带抗性,且Clp QY完全敲除的枯草芽孢杆菌3610菌株。产孢试验表明,该基因在芽孢生成中为非必需基因,而在生物膜的形成过程中具有调节作用。高温生长试验显示,该基因对细胞逆境条件下的生长存在一定的调控功能。     

枯草芽孢杆菌高效表达系统的构建

【目的】优化枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)启动子和表达宿主,构建其高效的表达系统,为重组枯草芽孢杆菌的研究和应用奠定基础。【方法】以β-半乳糖苷酶编码基因为报告基因,以诱导型的枯草芽孢杆菌麦芽糖操纵元启动子为调控元件、大肠杆菌-枯草芽孢杆菌穿梭质粒为载体骨架,构建枯草芽孢杆菌高效表达载体pGJ222,将其电转化到B.subtilis 1A747菌株后进行诱导表达试验和葡萄糖抑制试验。利用同源重组的方法,用枯草芽孢杆菌组成型启动子P43替换了B.subtilis野生型菌株1A747麦芽糖操纵元的上游调控序列,得到优化重组表达宿主菌B.subtilis BCYL,将pGJ222转入B.subtilis BCYL后,对优化的表达系统进行诱导表达试验和葡萄糖抑制试验。分别用PCR扩增大肠杆菌和枯草芽孢杆菌维生素B12合成前期途径的谷氨酰-tRNA合成酶编码基因hemA,构建其表达载体,并将其转化B.subtilis BCYL中进行诱导表达检测。【结果】成功构建了枯草芽孢杆菌高效表达载体pGJ222,并实现了β-半乳糖苷酶的高效表达,其表达量占总可溶性蛋白的18%;质量分数5%的麦芽糖诱导24hβ-半乳糖苷酶活达到16U/mL。成功获得了优化重组表达宿主菌B.subtilis BCYL,其可使β-半乳糖苷酶活性有大幅度提高,在质量分数5%麦芽糖诱导24hβ-半乳糖苷酶活达到21U/mL,葡萄糖的抑制作用明显减弱。【结论】通过对启动子和表达宿主的优化,获得了枯草芽孢杆菌高效表达系统,为枯草芽孢杆菌基因工程研究提供了有力工具。     

一株高效降解血液蛋白的枯草芽孢杆菌NWMCC0137全基因组测序及分析

NWMCC0137是从屠宰场下水道污泥中分离获得的1株高效分解血液蛋白并具有良好生物防控特性的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。为探究枯草芽孢杆菌NWMCC0137(B.subtilis NWMCC0137)高效水解血液蛋白机制及挖掘次级代谢产物编码基因资源，利用DNBSEQ与PacBio测序平台对其进行全基因组测序并进行序列组装和基因预测、功能注释、比较基因组分析。结果表明B.subtilis NWMCC0137的基因组长度为4 215 585 bp, G+C含量为44.23%;编码基因总长度为3 711 885 bp,编码4 384个基因，编码序列占整个基因组长度的88.05%,非编码RNA中包含85个tRNA基因。在KEGG数据库中B.subtilis NWMCC0137基因组被注释到7种胞外蛋白酶编码基因，其中与丝氨酸蛋白酶相关的编码基因有8个。通过antiSMASH预测发现，菌株NWMCC0137基因组中包含7种与已知次生代谢产物合成基因簇相似度为100%的基因簇，包括产孢致死因子、聚酮类化合物、丰原素、枯草芽孢杆菌素168、儿茶酚型嗜铁素、芽孢杆菌素、杆菌...     

枯草芽孢杆菌224 yplQ基因敲除及其对溶血性的影响

为了确定枯草芽孢杆菌224(Bacillus subtilis 224,BS224)的溶血基因或引起溶血的主效基因,以枯草芽孢杆菌224基因组DNA为模板,用PCR方法分别扩增yplQ基因上游约1.0 kb和yplQ基因下游0.5 kb两段DNA序列,并以携带新霉素抗性基因的重组质粒pMD18-T-neo为骨架,构建基于yplQ基因位点的基因阻断质粒pMD18-T-neo-yplQ,线性化后电转化至枯草芽孢杆菌224,通过新霉素抗性平板得到36个neor抗性转化子,基因组PCR鉴定和核苷酸测序证明,确定yplQ18为yplQ基因缺失菌株,将其接种到5%的绵羊血琼脂平板上进行溶血性检测,仍能引起溶血。结果表明,单独敲除枯草芽孢杆菌224染色体上yplQ基因对菌株的溶血性无影响或影响不大。     

利用重组枯草芽孢杆菌生产γ-氨基丁酸的研究

[目的]构建一株高产L-谷氨酸脱羧酶的重组枯芽孢杆菌B.subtilis 168/p HT01-gad A-pdx H。[方法]以枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)为宿主细胞,将大肠杆菌脱羧酶基因(gad A)与其辅酶磷酸吡哆醛的再生基因(pdx H)在质粒p HT01上串联表达,构建一株高产L-谷氨酸脱羧酶的重组枯草芽孢杆菌B.subtilis 168/p HT01-gad A-pdx H。[结果]带有pdx H基因的重组菌B.subtilis 168/p HT01-gad A-pdx H催化谷氨酸生成γ-氨基丁酸(GABA)的效率明显高于B.subtilis 168/p HT01-gad A。催化反应24 h时,生成的GABA浓度达252 g/L,较对照菌株提高了61 g/L。进一步对重组菌B.subtilis 168/p HT01-gad A-pdx H全细胞转化谷氨酸生成GABA的条件进行了优化,其最优条件:转化缓冲液为p H 5.0的0.1 mol/L Tris-HCl,转化温度40℃,激活剂为5 mmol/L Ca~(2+)与5 mmol/L Mg~(2+)。在上述最优条件下,催化24 h生成的GABA浓度达327 g/L。[结论]所获得的重组菌转化效率较高,具有一定的工业化应用前景。     

短小芽孢杆菌胶原蛋白酶基因COla的克隆及序列分析

根据芽孢杆菌(Bacillus)胶原蛋白酶基因序列保守区域设计一对兼并引物,采用PCR法获得胶原蛋白酶产生菌短小芽孢杆菌(B.pumilus) Col-J株胶原蛋白酶基因保守片段.序列分析表明,该片段与枯草芽孢杆菌(B.subtilis)基因组序列AL009126中编码胶原蛋白酶基因序列高度同源.参考该序列,获得了短小...     

绿色荧光蛋白基因对枯草芽胞杆菌的标记

以质粒pAD123为模板扩增出绿色荧光蛋白基因（gfp）序列，扩增产物连接到经酶切的枯草芽胞杆菌（Bacillus subtilis）整合载体pAXc，构建重组质粒pAXc-gfp. pAXc-gfp线性化后转入野生型枯草芽胞杆菌B411，gfp编码序列通过同源泉重组整合列到B.subtilis B411染色体上，获得在无抗性选择压力下稳定表达绿色荧光蛋白的重组子B412.     

枯草芽孢杆菌rocG基因插入失活突变株的构建

枯草芽孢杆菌中有2个编码谷氨酸脱氢酶(GDH)的基因:rocG基因和gudB基因。其中Bacillus subtilis 168菌株的rocG基因编码有活性的GDH,而gudB基因编码没有活性的GDH。敲除168菌株的rocG基因后,gudB基因会自发突变为gudB1基因,后者编码有活性的GDH(gudB1-GDH)。为了研究gudB1-GDH在代谢中的作用及调控机制,构建了pMUTin4-rocG插入突变重组质粒,将其转化至B.subtilis 168,成功获得了1株rocG失活突变株BS-△rocG。对BS-△rocG和野生株的生长情况及GDH酶活进行了比较,发现BS-△rocG生长情况和野生株相当,但其GDH酶活为4.641U/mg蛋白,高于野生株的3.042U/mg蛋白。由此推测BS-△rocG中,gudB可能自发突变为gudB1,从而能够编码有活性的GDH,这一结果为研究枯草芽孢杆菌gudB1-GDH在代谢中的作用及调控机制奠定了基础。     

枯草芽孢杆菌XF1菌株中XFsacA基因的克隆及功能验证

枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis XF1是从土壤中分离的一株利用蔗糖快、能高效防治根肿病的专利菌株.为探明其高效的蔗糖代谢机制,用PCR从该菌中扩增到蔗糖代谢关键基因蔗糖-6-磷酸水解酶基因(XFsacA基因),其编码的蛋白质氨基酸序列与枯草芽孢杆菌B168菌株中的XFsacA基因有97%的相似性,且发生了12个氨基酸突变.将该基因中约1.4 kb的编码框序列连接到表达载体pQE30上,构建了重组表达质粒pQE30-XFsacA,该质粒转入到不能利用蔗糖的Escherichia coli BL21中,后者能在以蔗糖为唯一碳源的M9无机离子培养基中正常生长,并表达出了一条约54 000蛋白条带.结果预示XFsacA基因氨基酸序列的替代可能是XF1高效利用蔗糖的基础,同时XFsacA基因的克隆与其在E.coli中的表达研究,为利用蔗糖发酵的工程E.coli构建奠定了基础.     

解淀粉芽孢杆菌HAB-6抑菌物质及其相关基因的分析

芽孢杆菌是重要的生防菌株,分析了解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)HAB-6菌株的抑菌物质及其抑菌活性。采用特异性PCR和液质联用(LC-MS)等方法对HAB-6菌株的抑菌物质进行初步研究。通过对编码合成脂肽类抗生素的10个基因进行PCR扩增,分别得到与yndj、srf AB、itu D、fen D、itu C同源的基因5个;扩增编码合成脂肽类物质关键合成酶基因,得到与fen B、lpa-14、sfp、myc B、itu A同源的基因5个;LC-MS结果显示,HAB-6菌株能产生C14Iturin A、C17Iturin A、C13Surfactin A、C15Surfactin C等脂肽类化合物,但通过与病原真菌对峙抑菌活性检测,脂肽类物质没有抑制真菌活性。结果表明,HAB-6菌株具有脂肽类物质的合成基因和相关调控基因,代谢产生伊枯草菌素(iturin)、表面活性素(surfactin),但是酸沉淀提取得到的脂肽类物质不是HAB-6菌株抑制真菌的主要物质,其抑菌成分种类和代谢脂肽类物质的途径可能与已知的途径有所不同,有待进一步研究。     

表达PEDV-S1蛋白的重组枯草芽孢杆菌构建及鉴定

猪流行性腹泻病毒(PEDV)可引起新生仔猪严重腹泻和死亡,给养猪业造成巨大经济损失。根据枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)调节动物胃肠道菌群平衡的功能和结构特征,选择其作为PEDV S1蛋白表达的宿主菌,构建重组基因工程枯草芽孢杆菌。实验将重组质粒p LA-PEDV-S1电转至枯草芽孢杆菌,提取枯草芽孢杆菌的重组质粒,采用PCR、Western blot和免疫荧光方法鉴定阳性质粒DNA。获得了重组pLA-PEDV-S1/B.Subtilis,S1蛋白成功展示表达在菌体表面,重组PEDV S1蛋白能够和猪源PEDV阳性血清结合,具有反应原性。该重组菌可能成为预防PEDV感染的口服疫苗候选菌株。     

纳豆芽孢杆菌rocG基因和ure基因敲除载体的构建

rocG基因和ure基因分别编码纳豆芽孢杆菌中2个与产氨相关的酶--谷氨酸脱氢酶编码和尿素酶。为构建这2个基因的敲除载体,通过PCR分别获得了2个靶基因的上下游旁邻片段和抗性筛选基因nisI。将上游旁邻片段、nisI和下游旁邻片段按次序克隆到革兰氏阳性菌基因组整合质粒pMUTIN4中。限制性内切酶酶切图谱分析及测序结果显示成功构建了纳豆芽孢杆菌rocG基因和ut＇e基因的敲除载体pMUTIN4-rocG：nisI和pMUTIN4-“M：：nisI。该质粒的构建,为同源重组获得低产氨纳豆芽孢杆菌工程菌株奠定了基础。     

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。     

野生型枯草芽孢杆菌N4的spizizen转化法优化

采用经典Spizizen方法将已构建的大片段重组质粒p HT01-nit(nit为腈水解酶基因)转化野生型枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis N4,无法获得转化子。研究对Spizizen方法进行改进,分别在感受态制备及转化过程中加入有机溶剂及溶菌酶,并对有机溶剂种类、浓度,溶菌酶浓度,质粒与感受态共培养时间进行优化,提高转化效率,构建Bacillus subtilis N4-p HT01-nit。经IPTG诱导,通过SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(Polyacryamide gel electrophoresis,PAGE)验证nit在野生型枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis N4中的表达。结果表明,最优条件为在感受态制备过程中添加4%的Tween-80,转化过程中添加5μg·m L-1溶菌酶,感受态与质粒共培养时间为1 h,条件优化后可得到37个转化子·μg-1DNA。在SDS-PAGE上可以看到与腈水解酶分子质量一致的蛋白条带。说明该优化后的方法效果明显,适合于大片段重组质粒转化野生型枯草芽孢杆菌。     

侧孢短芽孢杆菌碱性蛋白酶基因BLG4在枯草芽孢杆菌WB600中的高效表达

侧孢短芽孢杆菌G4菌株在侵染线虫的过程中可以分泌蛋白酶,降解线虫体壁,从而帮助细菌侵入宿主体内.在本文中,侧孢短芽孢杆菌的胞外蛋白酶BLG4基因经克隆后插入到改造后的枯草芽孢杆菌表达载体pWT22中,构建重组表达质粒pWT22-BLG4.构建成功的重组质粒通过化学转化法转入枯草芽孢杆菌蛋白酶缺失菌株WB6000中,转化...     

茂源链霉菌MTG基因pMA5载体的构建及鉴定

[目的]提高MTG产量并实现简便有效的纯化过程,以枯草芽孢杆菌为宿主构建pMA5_(mtg)重组质粒。[方法]通过提取茂源链霉菌的基因组DNA,扩增mtg基因片段,再将异源信号肽与mtg基因片段进行融合,融合片段和pMA5质粒双酶切后连接,转化到大肠杆菌感受态细胞中,菌落PCR和测序获得阳性单克隆。然后将pMA5_(mtg)重组质粒转入枯草芽孢杆菌感受态中,通过抗性筛选和双酶切鉴定获取重组菌株。[结果]成功扩增出mtg基因片段,构建出重组质粒pMA5_(mtg)。[结论]获得pMA5_(mtg)重组表达菌株,为MTG的纯化及其未来生物工程的改造提供了有效的方法。     

芽孢杆菌产抗菌脂肽调控基因快速检测

[目的]本文旨在建立一种利用PCR技术鉴别抗菌脂肽类型和筛选抗菌脂肽产生菌的快速、准确、灵敏的方法。[方法]以枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、淀粉液化芽孢杆菌(B.amyloliquefaciens)和多黏类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)的典型菌株为研究对象,针对几种代表性脂肽的合成酶基因设计特异性引物进行PCR扩增,并通过测序法验证检测结果的正确性,推测芽孢杆菌生物合成抗菌物质的潜在能力。[结果]PCR结果表明:所有检测菌株均具有Surfactin合成酶调控基因;除P.polymyxa JSa-9外,其他菌株均检测到Fengycin合成酶基因的存在;而Iturin合成酶基因仅在B.amyloliquefaciens ES-2中检测得到;B.subtilis fmbj、B.subtilis fmbR、B.subtilis fmbR-2、B.amyloliquefaciens ES-2和P.polymyxa JSa-9-81均具有Bacillomycin D合成酶调控基因;B.subtilis fmbR、PB2、fmbj、PB198、fmb4、fmb2和fmb3菌株中发现了Subtilosin A合成酶基因的存在;而只有P.polymyxa JSa-9和P.polymyxa JSa-9-81检测到Polymyxin合成酶调控基因。[结论]基于PCR快速检测和测序相结合的方法,我们建立了一种抗菌脂肽产生菌快速识别、筛选和抗菌脂肽快速鉴定的方法,该方法具有快速、灵敏度高、特异性强等特点。     

嗜线虫致病杆菌YL001 cpxR基因敲除突变株的构建及其抑菌活性研究

【目的】通过同源重组技术敲除嗜线虫致病杆菌(Xenorhabdus nematophila)YL001中cpxR基因,为进一步研究CpxR调节子调控抗菌物质产生的机理奠定基础。【方法】通过融合PCR技术,将cpxR基因的上、下游同源片段及质粒pJCV53上的卡那抗性基因Kmr 3个片段连接,克隆到自杀载体pDM4中,将重组质粒转化到大肠杆菌S17-1λpir中,经接合转移导入嗜线虫致病杆菌内,通过同源重组敲除cpxR基因;采用琼脂扩散法和抑制菌丝生长速率法分别测定突变菌株对枯草芽孢杆菌和番茄灰霉病菌的抑制作用。【结果】从X.nematophila YL001基因组中成功敲除cpxR基因,得到了ΔcpxR突变菌株;ΔcpxR突变菌株对枯草芽孢杆菌和番茄灰霉病菌的抑制作用较野生菌株分别提高了1.4和1.7倍。【结论】CpxR负向调控嗜线虫致病杆菌YL001抗菌物质的产生。     

解淀粉芽孢杆菌所产脂肽丰原素是防治苹果采后青霉病的关键物质

为构建解淀粉芽孢杆菌丰原素合成酶基因fenC缺失突变株,研究丰原素在苹果采后青霉病防治中所起的作用。根据同源重组的原理,采用PCR扩增fenC基因上、下游的同源序列,将其连接至穿梭质粒pMAD,构建含有壮观霉素抗性基因(spc)的同源重组质粒pMAD-Δfen,通过电转化技术,将其转至解淀粉芽孢杆菌BA-16-8,通过抗生素抗性筛选、蓝白斑筛选和高温培养筛选出解淀粉芽孢杆菌fenC基因敲除突变株BA-16-8-Δfen。通过高效液相色谱(high performance liquid chromatography,简称HPLC)分析、质谱鉴定和抑菌性试验检测敲除fenC基因对解淀粉芽孢杆菌防治青霉病的影响。结果表明,与野生株相比,突变株菌株细胞及其所产抗生素脂肽对扩展青霉的防治效果显著降低。说明丰原素在解淀粉芽孢杆菌BA-16-8防治青霉病中发挥主要作用。     

产青霉素G酰化酶工程菌的构建

【目的】构建表达巨大芽孢杆菌青霉素G酰化酶(PGA)的枯草芽孢杆菌工程菌.【方法】首先采用PCR从巨大芽孢杆菌基因组DNA中扩增出长度为2 409bp的PGA编码基因,经琼脂糖凝胶电泳检测及DNA测序验证后,再将其与枯草芽孢杆菌穿梭表达载体PMA5(7.5kb)连接后导入到枯草芽孢杆菌10397中表达,并通过聚丙烯酰胺琼脂糖凝胶电泳(SDS-PAGE)检验其能否表达.【结果】构建了9.9kb大小的PMA5-PGA重组质粒,经SDS-PAGE验证,青霉素酶基因在枯草芽孢杆菌10 397中作出表达.基因工程菌在37℃、220r/min培养36h发酵条件下,所产PGA的酶活可达到12.426U/mL,比巨大芽孢杆菌发酵产PGA酶提高了5.26倍.【结论】所构建的枯草芽孢杆菌是青霉素G酰化酶的高产工程菌.