枯草芽胞杆菌重组木聚糖酶基因高效表达系统的构建

以木聚糖酶基因为研究对象,构建了枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)稳定的高效表达系统。采用PCR方法从芽胞杆菌(Bacillus sp.)基因组DNA中分别扩增出完整和不带启动子的木聚糖酶(xynA)基因;利用芽胞杆菌的强启动子,即S-层蛋白的启动子,通过SOE(splicing by overlapping extension)法连接到xynA基因上得到重组基因S-xynA,将xynA和S-xynA分别装载到整合载体pDG1730上,转化α-淀粉酶高产菌株枯草芽胞杆菌B47,将重组基因整合到α-淀粉酶基因上,以期目标基因像淀粉酶基因一样高效表达。结果表明,2个重组菌的产酶活性均得到提高,其中S-层蛋白启动子表达的木聚糖酶活是自身启动子表达的酶活的1.69倍。重组表达的木聚糖酶在pH5~8和40~60℃范围内均具有较高活性。     

苏云金杆菌天门变种晶体蛋白基因的克隆和表达

用改进的Birnboim法检测了苏云金杆菌9个变种的质粒组成,其中我国分离到的天门变种有12条质粒带,用Southern杂交法证明,天门变种的δ-内毒素基因位于1个约60MD的质粒上。该质粒经BglⅡ酶切后与Bam HI酶切的pBR322载体连接,转化大肠杆菌HB101。通过菌落原位放射免疫反应和Southern杂交方法,筛选带有δ-内毒素基因并能在大肠杆菌中表达的转化体。对玉米螟幼虫进行生物测定表明,阳性克隆pTCC65及pTCC18有较强的抑制幼虫生长的作用。     

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.     

蜡样芽孢杆菌ATCC14579毒力基因plcR缺失株的构建及其一般特性

蜡样芽孢杆菌是土壤中的优势菌,具有作为益生菌的潜在能力,同时它也是条件致病菌,能引起食物中毒等。蜡样芽孢杆菌的多种毒力因子受到多效性调控子（pleiotropic regulator,plcR）的调控,在其条件致病性作用中起着重要作用。真养产碱杆菌JMP34（Alcaligenes eutrophus）质粒上的2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D）单加氧酶（tfdA）基因可以降解2,4-D。本研究利用同源重组技术使tfdA基因置换掉蜡样芽孢杆菌的plcR基因,构建了蜡样芽孢杆菌ATCC14579突变株B.cereus△plcRΩtf-dA,并对其毒性、一般生理生化特性进行分析。研究结果表明,突变株B.cereus△plcRΩtfdA的毒性显著减弱;生理生化实验结果显示突变株与野生株并没有明显区别,且突变株并没有表现出tfdA酶活性。所有的结果表明plcR控制着蜡样芽孢杆菌ATCC14579的致病性,同时剔除plcR并不破坏其酶系统。本研究为今后构建蜡样芽孢杆菌工程菌提供了新的思路和依据。     

苏云金芽胞杆菌伴胞晶体蛋白对植物寄生线虫生物测定方法的建立和高毒力菌株的筛选

本研究建立了一套利用苏云金芽胞杆菌伴胞晶体蛋白对植物寄生线虫的生物测定方法。通过该方法从本实验室收集保藏的苏云金芽胞杆菌菌株中筛选出了对植物寄生线虫有毒杀作用的菌株11株。通过复筛确定了10个菌株的伴胞晶体蛋白对植物寄生线虫有活性；SDS-PAGE显示这些菌株的伴胞晶体蛋白组成具有特异性和多样性。其中菌株YBT-021的杀线虫其半致死浓度（LC50）分别为：北方根结线虫(Meloidogyne hapla) 35.62μg/mL，苎麻短体线虫(Pratylenchus scribneri) 75.65μg/mL，苎麻矮化线虫（Tylenchornchus sp.）94.31μg/mL，甘薯茎线虫(Ditylenchus destructor) 215.21μg/mL。     

α-乙酰乳酸脱羧酶基因在枯草芽孢杆菌中的整合型表达

α-乙酰乳酸脱羧酶在啤酒生产中能加快啤酒成熟,有重要的应用价值。本研究将枯草芽孢杆菌启动子P43克隆到质粒pUC19-ALDC中的α-乙酰乳酸脱羧酶基因之前,得到重组质粒pUC19-P43-ALDC。重组质粒pUC19-P43-ALDC与质粒pMLK83-BN同源重组,筛选得到枯草芽孢杆菌整合质粒pMLK83-ALDC。用此整合质粒转化枯草芽孢杆菌1A751,挑选出新霉素抗性且无淀粉酶活性的重组菌株。此菌株用LB培养基在37℃、220r/min摇瓶培养过夜,测得α-乙酰乳酸脱羧酶活力为15.6U/mL,说明整合的α-乙酰乳酸脱羧酶基因能够在重组菌株中稳定传代和表达。本研究首次在枯草芽孢杆菌中用整合型的方式重组表达了α-乙酰乳酸脱羧酶,提出了一种有潜力的生产α-乙酰乳酸脱羧酶的新方法。     

利用苏云金芽胞杆菌非芽胞特异性的启动子表达cry1Ac10和cry1C基因

利用重叠延伸ＰＣＲ技术,将苏云金芽胞特异性的ｃｒｙ３Ａ基因的启动子替换ｃｒｙ１Ａｃ１０和ｃｒｙ１Ｃ基因的启动子序列,并用ｃｒｙ１Ａｃ１０基因的终止序列,替换ｃｒｙ１Ｃ基因终止密友子下淳的序列,得到改造的ｃｒｙ１Ａｃ１０和ｃｒｙ１Ｃ基因,改免与其内源杀虫晶体蛋白基因竞争转录因子（σ因子）从而提高杀虫晶体蛋白的表达量,为构建高效杀虫工程菌提供了有效的基因。     

蜡状芽孢杆菌HY-1降解甲基对硫磷和毒死蜱的影响因素研究

采用富集驯化培养和紫外分光光度计定量的方法,从农药生产企业的废水处理系统中分离筛选出1株能够降解甲基对硫磷和毒死蜱的蜡状芽孢杆菌（Bacilluscereus）HY-1,并系统研究了影响其降解甲基对硫磷和毒死蜱的主要因素。研究表明,菌株HY-1能够利用甲基对硫磷和毒死蜱为唯一磷源降解农药。HY-1降解甲基对硫磷的适宜条件为：培养温度30～35℃,pH为6～8,甲基对硫磷初始浓度为10～50mg·L^-1,接种量20%（体积比,菌体密度：稀释到菌悬母液（OD600=3.0）的0.8～1倍）,添加葡萄糖不能促进菌株对甲基对硫磷的降解。HY-1降解毒死蜱的适宜条件为：葡萄糖浓度6g·L^-1,培养温度30～35℃,pH为7.0,毒死蜱初始浓度80～200mg·L^-1,接种量20%（体积比,菌体密度：稀释到菌悬母液（OD600=3.0）的0.8～1倍）。结果表明,HY-1菌株降解甲基对硫磷和毒死蜱的适宜条件相类似,只是降解所需的最适葡萄糖浓度和底物浓度不同。     

利用抗性基因替换的方法将两个拷贝外源基因表达单元整合到枯草芽孢杆菌染色体基因组同一位点

本研究提供了一种新的整合多拷贝外源基因表达单元到枯草芽孢杆菌染色体同一位点的方法。以β-淀粉酶表达单元作为应用实例,本方法包括以下步骤：首先,构建含有一个拷贝β-淀粉酶表达单元的整合质粒pMLK83-CTBA,通过同源双交换获得单拷贝β-淀粉酶表达单元整合到枯草芽孢杆菌1A751染色体α-淀粉酶基因位点的菌株1A751[CTBA]Neo＋;然后,利用抗性基因替换质粒pVK71,将新霉素抗性基因替换为状观霉素抗性基因,得到1A751[CTBA]Neo-Spe＋;最后,整合质粒pMLK83-CTBA再以同源单交换方式整合到1A751[CTBA]Neo-Spe＋染色体,通过新霉素抗性和状观霉素抗性筛选出两个拷贝β-淀粉酶基因整合的重组菌1A751[CTBA2]Neo＋Spe＋。结果显示,利用此方法增加β-淀粉酶基因的拷贝数,能够显著和稳定地提高β-淀粉酶的表达量。     

枯草芽孢杆菌ZJF-1AS ββ-葡聚糖酶基因的克隆、序列分析和表达

β-1，3．1，4-葡聚糖酶是重要的工业用酶，可有效减少大麦β-葡聚糖在啤酒酿造中所造成的麦汁过滤困难和啤酒的非生物性浑浊等负面影响。但内源β-葡聚糖酶在麦芽干燥和糖化过程中丧失了大部分活性。而微生物来源β-葡聚糖酶与麦芽内源酶有相同的底物专一性，且热稳定性优于麦芽内源酶。本研究对Bacillus subtilis mutant ZJF-1A5葡聚糖酶基因进行克隆、序列分析和表达，并对酶在细胞中的分布和酶的热学性质进行了研究。     

适用于稻瘟病菌基因敲除、过表达和荧光融合蛋白表达载体的构建和使用

本研究意在提供一系列适于稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)的基因敲除、过表达和荧光蛋白融合表达,并且操作简单、耗时短、稳定可靠的通用载体,为系统研究稻瘟病菌的基因功能提供便利.通过PCR、克隆、酶切、连接等分子生物学方法,克隆了2个在菌丝和附着胞阶段都强力表达的启动子(SOD1启动子和H3启动子);构建了14种载体:3种稻瘟病菌基因敲除载体(pBS-SUR、pBS-BAR和pBS-NEO)、4种丝状真菌基因过表达载体(pKD5、pKD6、pKD61和pKD8)和7种丝状真菌荧光融合蛋白载体(pKD5-GFP、pKD5-RED、pKD6-GFP、pKD6-RED、pKD7-RED、pKD8-GFP和pKD8-RED);并提供了这些载体在丝状真菌的基因敲除、基因过表达和荧光融合蛋白表达中的应用方法.使用构建的基因敲除载体通过原生质体及ATMT转化最多同时在稻瘟病菌中敲除了4个基因;用pKD5-RED、pKD6-GFP和pK)6-RED转化稻瘟病菌后,发现SOD1启动子和H3启动子控制下的绿色和红色荧光蛋白在稻瘟病菌中强力表达,Real-time PCR结果证实SOD1启动子指导下的eGFPmRNA表达量是β-tubulin的2.5倍,SOD1启动子指导下的DsRED2mRNA表达量是β-tubulin的5.4倍,而H3启动子指导下的DsRED2 mRNA表达量是β-tubulin的20.8倍;MoATG8-DsRED2的融合蛋白(使用pKD6 -RED)可以正确定位MoATG8于小泡附近;SOD1启动子驱动的DsRED2(使用pKD6-RED)可以在稻瘟病菌的菌丝、孢子、附着胞等各个发育阶段表达.这些实验说明14种载体可以用于稻瘟病菌的基因敲除、基因过表达和荧光融合蛋白表达,也可用于镰刀菌等其他丝状真菌的基因功能研究.     

嗜水气单胞菌转录调控蛋白基因(ahyR)突变株的构建及特性分析

根据GenBank公布的嗜水气单胞菌(Aeromonashydrophila,Ah)转录调控蛋白基因ahyR序列设计1对特异性引物,利用PCR方法扩增AhJ-1株ahyR的部分片段。PCR产物克隆入pMD18-T载体,经序列测定后定向连接入含有卡那霉素抗性(Kanr)基因的自杀性质粒pJP5603中,构建重组质粒pJP-ahyR。将鉴定为阳性的重组质粒转化嗜水气单胞菌J-1株感受态细胞,获得1突变株细菌。PCR方法鉴定该突变株为J-1株ahyR基因同源突变株,命名为J-1△ahyR。与J-1株相比,突变株的外膜蛋白图谱和部分生化特性发生改变;胞外蛋白酶、淀粉酶、DNA酶、溶血素等几种主要毒力因子同时丧失;致病力明显降低,对小白鼠的半数致死量大于1.0×108CFU(colonyformingunits)。该研究为ahyR基因功能的探讨及嗜水气单胞菌弱毒疫苗的研制奠定了基础。     

利用RNAi技术研究水稻瘤矮病毒P8蛋白在病毒装配中的作用

水稻瘤矮病毒(Rice gall dwarf virus,RGDV)是呼肠孤病毒科(Reoviridae)植物呼肠孤病毒属(Phytoreovirus)的一个成员,由介体电光叶蝉(Recilia dorsalis)和黑尾叶蝉(Nephotettix cincticeps)以持久增殖型方式传播。其基因组编码6个结构蛋白和6个非结构蛋白。已知结构蛋白P8是病毒外层衣壳的主要成分,但其在病毒侵染介体细胞过程中的功能尚未弄清。本研究利用体外合成的ds RNA诱导的RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术,研究RGDV P8蛋白在病毒侵染电光叶蝉培养细胞中的功能。通过免疫荧光标记技术对ds P8处理后的电光叶蝉培养细胞进行RGDV侵染观察,发现ds P8处理不仅抑制了P8在细胞内的正常表达,同时也抑制了病毒在细胞内的积累。随后通过SDS-PAGE凝胶电泳和Western blot分别检测病毒的ds RNA基因组和病毒蛋白水平的变化,发现ds P8处理显著降低了病毒双链RNA(double-stranded RNA,ds RNA)基因组的合成水平和病毒P8蛋白的表达量。由此推测RGDV P8蛋白参与了病毒粒体的组装过程和病毒在介体昆虫细胞内的有效增殖和侵染过程。本研究结果为利用RNAi技术控制水稻瘤矮病的传播提供了重要的理论依据。     

小菜蛾类钙粘蛋白cDNA片段的克隆和序列分析

鳞翅目昆虫中肠刷状缘膜囊泡（brush border membrane vesicles，BBMV）有两类能与Cryl毒素结合的受体蛋白，一类是氨基肽酶N（APN），另一类是类钙粘蛋白（cadherin-like protein）。Gahan等（2001）报道了烟芽夜蛾中肠类钙粘蛋白基因失活导致了烟芽夜蛾（Heliothis viresce）对Bt毒素CrylA产生了高抗性，引起了各国科研人员的关注。近年来，先后有多种昆虫类钙粘蛋白基因被克隆和测序（Gahan et al．，2001：Morin et al．，2003）。     

兔病毒性出血症病毒JX/97株衣壳蛋白基因的序列测定与分析

对中国兔病毒性出血症病毒(Rabbithemorrhagicdiseasevirus,RHDV)JX/97株的衣壳蛋白基因进行了克隆和测序。结果表明,该蛋白的核苷酸序列长度为1739nt,推导的氨基酸序列为579aa。利用分子生物学软件分析了该病毒与国内外22!RHDV的基因序列,结果显示,RHDV不同分离株之间的序列同源性几乎都在90%以上。衣壳蛋白基因的系统发生树分析结果表明,所选的RHDV参考毒株按照一定的遗传距离,可以分为4个基因群,基因群之间的距离有加大的趋势,表明RHDV受环境的影响有向不同方向演变的趋向,即RHDV在长期适应特定环境的过程中,有可能逐渐演变成各具特色的RHDV。     

光对油菜胚中蛋白质和脂肪酸生物合成的影响

为探究光对油菜胚中蛋白质和脂肪酸生物合成中的影响,本研究于油菜开花后25 d(25 d)起,对油菜角果用锡箔进行遮光处理,分别收集遮光处理后3 d(28 d)和10 d(35 d)角果种子中的胚,以未遮光处理的油菜种子胚为对照。结果表明,与对照相比,经遮光处理的胚中叶绿素和蛋白质含量显著降低;脂肪酸组分发生明显变化,其中棕榈酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)和油酸(C18:1)含量显著增加,而不饱和脂肪酸中的亚油酸(C18:2)和亚麻酸(C18:3)含量却大幅下降。进一步将开花后25 d油菜胚在加入电子传递抑制剂DCC培养基中进行体外培养,发现胚中不饱和脂肪酸的生物合成以及叶绿素含量均受到ATP的调节。综上,油菜胚发育过程中光照可以影响质体中氨基酸和脂肪酸的生物合成,从而调控油菜营养物的积累。本研究揭示了质体光合作用在油菜种子油脂积累过程中的作用,为今后培育高含油量、高品质油菜品种提供了理论依据。     

水稻OsBTB蛋白在非亲和/亲和互作中表达方式的初步研究

为了解水稻OsBTB蛋白在非亲和/亲和互作中的表达情况,构建含OsBTB全长基因的原核表达载体,经诱导表达及纯化获得OsBTB蛋白。以OsBTB蛋白为抗原制备兔多克隆抗体,经间接ELISA法测定抗体效价为1∶2000。Westernblot分析确认该抗体与OsBTB蛋白可以特异结合。应用该抗体检测受不同稻瘟病菌(Magnaporthegrisea)生理小种侵染的相应水稻(Oryzasativa)品系中OsBTB蛋白的表达,结果表明OsBTB蛋白的表达方式呈多样性,该蛋白在非亲和反应中的表达时间明显早于其在亲和反应中的表达。免疫胶体金技术确认OsBTB蛋白存在于细胞核内。     

超临界CO2杀灭大肠杆菌过程中菌体蛋白变化的研究

通过SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳,结合超临界CO₂对大肠杆菌的杀菌曲线,研究超临界压力、温度和处理时间对大肠杆菌菌体蛋白的影响。结果表明：超临界CO₂在杀灭大肠杆菌过程中,可显著降低菌体碱溶性（pH8.0）蛋白的溶解性,但对菌体总蛋白含量和种类没有影响;37 ℃下超临界CO2处理大肠杆菌30 min,压力为10MPa时,大肠杆菌存活率为2.8%,菌体碱溶性蛋白的溶解性显著降低,但当压力增加到50MPa时,大肠杆菌存活率和碱溶性蛋白溶解性变化不明显;超临界温度和处理时间对菌体碱溶性蛋白溶解性的影响与大肠杆菌在超临界CO₂中的存活趋势基本一致可,随处理时间的延长和温度的增加大肠杆菌存活率逐渐降低到0,碱溶性蛋白溶解性逐渐降低,直至部分蛋白带消失,但菌体总蛋白含量和种类并没有明显变化;升高温度比增加压力更能显著地导致菌体碱溶性蛋白变性,溶解性下降。     

Effect of Nitrogen Topdressing at Anthesis and the Association of Flag-Leaf Nitrogen with Grain Protein Concentration in Irrigated Spring Wheat

ABSTRACT

Grain protein is an important component affecting the market value of hard red spring wheat (Triticum aestivum). In high-yielding irrigated environments, consistently attaining desired protein levels is a chronic problem. Nitrogen (N) management has a strong effect on protein concentration. The objective of this experiment was to evaluate the robustness of using flag-leaf N concentration as a tool for guiding in-season N application in order to obtain high-protein wheat. Three on-farm trials were conducted (each location using a cultivar of the farmer's choice) where N rates were varied. Nitrogen rates evaluated were 0, 79, 157, 236, and 314 kg ha^?1. To evaluate the benefit of topdressing, all N was applied basally, or 45 kg ha^?1 N was reserved from the basal dose for application at heading. Yield and protein response to applied N were variable across the three sites. This study postulated that this response was a function of initial soil-N availability. Where there was a yield response to N, it appeared that reserving a portion of N for topdressing increased protein but tended to decrease yield. At levels of N where yield was not limited, reserving a portion of N for topdressing did not appear to affect yield or protein. Although a linear relationship between grain protein and flag-leaf N was obtained by pooling data across sites, there was enough variation in this relationship to limit its utility as a tool for guiding in-season N application.