两个溶藻弧菌胞外多糖合成基因簇的生物信息学分析

溶藻弧菌是我国南方海水养殖最重要的病原菌之一。胞外多糖(EPSs)是细菌产生的一类具有复杂结构的多糖类物质,影响其致病性和环境适应力。基因组分析发现溶藻弧菌ZJ-51存在4个与胞外多糖合成有关的基因簇,笔者对其中2个基因簇CPS1357和CPS4543进行了生物信息学分析和实验验证。结果表明,基因簇CPS4543编码3个多糖外膜转运体系的同源蛋白Wza-Wzb-Wzc,而CPS1357编码的17个蛋白与多糖合成、转运以及调控有关。但通过染色实验、菌落形态观察和运动性分析证实这2个基因簇的缺失并不影响EPSs的合成、生物膜的形成、菌落形态及运动性。这可能是这2个基因簇在当前测试条件下受到抑制或需要特殊的环境因子诱导表达,对溶藻弧菌EPSs合成调控机制的研究,能更好地了解该病原菌在环境中的适应性。     

通过CRISPR/Cas系统构建miR-17-92基因簇双切载体

通过CRISPR/Cas系统来构建miR-17-92基因簇的双切载体,研究结果表明:在miR-17-92基因簇的序列上找到了2个PAM(TGG和GGG)位点,从而得到了2个原间隔序列,设计合成基因簇双链crRNA;合成该片段并将其插入到p X260载体,使得在同一个载体上虽然只有一个g-RNA,但能够同时切割两个不同的靶位点;将该载体转染NIH3T3细胞验证切割效率,PCR结果和测序结果显示,所构建的CRISPR系统可以对基因片段进行有效切割。     

我国井冈霉素合成机理研究获重大突破

以中国科学院院士、上海交通大学邓子新教授领衔的教育部微生物代谢重点实验室与美国华盛顿大学和俄勒冈州立大学密切合作，成功克隆了具有重要农业应用和经济价值的抗生素农药的生物合成基因簇、从27个基因中定位了合成井冈霉素所需的8个基因，在异源宿主中实现了井冈霉素及其前体有效氧胺的工程化组装和表达，提出了井冈霉素生物合成机理的新模型，也为主要农作物水稻的转基因抗真菌育种提供了全新的候选基因。[第一段]     

bkdFGH和aveD基因缺失多拉菌素工程菌株的构建

多拉菌素(doramectin)是一种新型大环内酯类抗寄生虫药物,为阿维菌素的衍生物,可由基因重组阿维链霉菌(Streptomyces avermitilis)发酵产生,在畜牧业生产中应用广泛.为获得可用于生产的能够稳定制造多拉菌素的阿维链霉菌工业菌株,本研究以阿维菌素高产菌株SAV939为基础,通过对阿维菌素生物合成基因簇进行遗传改造,构建获得阿维链霉菌突变株S.avermitilis LZ-01和LZ-02.LZ-01是通过同源双交换法构建的支链α-酮酸脱氢酶基因簇(branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase gene cluster,bkdFGH)缺失突变株,自身无法合成多拉菌素,当在发酵过程中添加环己甲酸时即可产生多拉菌素(CHC-B1).LZ-01缺失avermectin D(aveD)基因即获得突变株LZ-02,对其发酵仍可获得多拉菌素,但不再产生无效的CHC-A组分,为分离纯化提供了便利.突变菌株LZ-01和LZ-02的构建为进一步优化发酵条件,提高多拉菌素产率奠定了基础.     

转lux基因簇大肠杆菌在小鼠肠道内定植模型的建立

发光细菌携带的lux基因簇能够利用体内脂肪酸分子和氧化还原反应产生自发荧光。本研究将携带lux基因簇的质粒转化到大肠杆菌(Escherichia coli)DH5α感受态细胞中,测定发光大肠杆菌的生长曲线和荧光光谱等生物学特性;同时,利用活体成像系统(IVIS)检测其生物发光活性,并收集对数生长期的发光大肠杆菌,注射到ICR小鼠(Mus musculus)盲肠内,24 h后检测小鼠肠道内微生物的荧光反应。结果显示,转lux基因簇的大肠杆菌能够产生较强的蓝绿荧光,持续发光16 h以上,且在完成肠道注射后能够观测到发光菌的荧光,表明发光大肠杆菌可在不影响小鼠正常生理活动的条件下完成在肠道内的定植。本研究初步建立了大肠杆菌在小鼠肠道内生存变化的实验模型,为进一步监测致病性大肠杆菌在动物肠道内的活动和致病机制的研究提供了新的实验方法。     

镰孢菌单端孢霉烯族毒素的生物合成（综述）

单端孢霉烯族毒素是由多种真菌及至少两种植物产生的一类倍半萜类环氧化物,至今已报道８０多种。这类化合物几乎对所有真核生物包括植物,动物及人类均有一定的毒性。镰孢菌Ｆｕｓａｒｉｕｍ单族毒素的生物合成起始于反式法呢基焦磷酸。     

密旋链霉菌Act12中四氢嘧啶合成基因簇的鉴定及其功能分析

【目的】对生防密旋链霉菌Act12中的四氢嘧啶合成基因簇进行鉴定及功能分析。【方法】对田间生防效果良好的密旋链霉菌Act12进行盐耐受能力检测,采用体积分数80%的乙醇抽提其胞内四氢嘧啶,分别通过TLC和HPLC进行定性及定量检测四氢嘧啶。通过Act12全基因组分析,克隆得到Act12中四氢嘧啶生物合成基因簇ectABC,将其与表达载体pET-28a连接,转化至大肠杆菌BL21(DE3)中,检测工程菌株的盐耐受能力。【结果】密旋链霉菌Act12可在NaCl质量分数为0%~10.0%的条件下生长,且能够生产相关耐盐相容性溶质四氢嘧啶。当NaCl质量分数为2.5%时,密旋链霉菌Act12胞内的四氢嘧啶积累量达到最大值,为72.39mg/L。生物信息学分析结果表明,组成ectABC基因簇的3个基因ectA、ectB、ectC位于同一个操纵子上,分别编码二氨基丁酸乙酰基转移酶、二氨基丁酸氨基转移酶和四氢嘧啶合成酶。通过克隆得到长2 408bp的ectABC基因簇,并使其成功在大肠杆菌中实现异源表达,通过Ni柱纯化得到了EctA蛋白。但含pET28a-ectABC的大肠杆菌BL21(DE3)在本试验条件下,其盐耐受能力并无明显改善。【结论】生防链霉菌Act12中存在四氢嘧啶合成基因簇ectABC,且能够在大肠杆菌中成功异源表达。     

栽培番茄与野生番茄NBS-LRR类抗病基因家族的全基因组鉴定及表达分析

【目的】对栽培番茄和野生番茄NBS-LRR类抗病基因家族进行全基因组鉴定及表达分析,为NBS-LRR类抗病基因功能研究及其在植物抗病育种中的应用提供理论参考。【方法】应用生物信息学和比较基因组学方法,从栽培番茄和野生番茄［潘那利番茄（Solanum pennellii）和醋栗番茄（Solanum pimpinellifolium）］基因组中鉴定出NBS-LRR类抗病基因家族成员,明确其类型,并进行序列特征、染色体定位、系统进化及生物胁迫下表达模式分析。【结果】从栽培番茄、潘那利番茄和醋栗番茄基因组中分别鉴定获得238、202和217个NBS-LRR类抗病基因家族成员,根据这些抗病基因编码的结构域差异,将其分为TNL（TIR-NBS-LRR）、CNL（CC-NBS-LRR）、RNL（RPW8-NBS-LRR）、TN（TIRNBS）、CN（CC-NBS）、RN（RPW8-NBS）、NL（NBS-LRR）和N（NBS）8种类型,其中TNL、CNL和RNL型基因分别为58、87和13个。番茄NBS-LRR类抗病蛋白整体呈弱酸性,具有不稳定性和亲水性,以丝氨酸（Ser）磷酸化为主,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,定位于细胞核、细胞质和叶绿体。栽培番茄和野生潘那利番茄的NBS-LRR类抗病基因不均匀地散布在13条染色体（0号虚拟染色体~12号染色体）上,分别有58.47%和52.48%的基因形成多个基因簇,有35.59%和22.77%的基因形成串联重复。栽培番茄和2个野生番茄共477个NBS-LRR类抗病蛋白可聚为十大类群,其中N端为TIR的蛋白基本聚在一起,但N端为CC和RPW8结构域的蛋白未能很好分开,聚在多个类群中;NL和N型基因散布于各类群中。在477个番茄NBS-LRR类抗病基因中共发现115对直系同源基因和8对旁系同源基因,主要分布在4号和5号染色体上,其中51.57%的NBS-LRR类抗病基因以同源基因形式存在,大多数Ka/Ks均小于1,说明其进化中主要受到纯化选择。基于转录组测序数据（RNA-Seq）分析结果表明,多数NBS-LRR类抗病基因能响应不同细菌胁迫。【结论】番茄NBS-LRR类抗病基因具有成簇存在的特点,在进化过程中经重复扩张,已形成大量同源基因,且能响应多种细菌胁迫。     

青枯菌Po82菌株Ⅵ型分泌系统基因簇功能研究

Ⅵ型分泌系统(typeⅥsecretion system,T6SS)是革兰氏阴性细菌中新近发现的分泌系统,控制细菌的毒性和蛋白泌出。本试验构建了植物青枯菌Po82菌株的T6SS基因簇完全缺失菌株,从全局水平初步分析了T6SS的功能。与野生型菌株相比,T6SS基因簇的缺失导致了突变菌株运动能力显著增强,在接种前期突变株病情指数明显下降;通过qRT-PCR分析Ⅲ型分泌系统效应子基因,其中popA、popB和popP基因表达量上调,而popC表达水平下调。T6SS基因簇的缺失影响了Po82菌株的运动能力和Ⅲ型效应子基因的表达,使得Po82病程延长。这些结果说明,T6SS参与青枯菌的致病过程,且T6SS与T3SS之间有复杂的未知调控关系。     

一个广泛分布的毒素生物合成基因簇

细菌素代表了由一大类由核糖体产生的肽类抗生素。在本文中,作者向我们描述了一个在核糖体广泛分布并且很保守合成噻唑和1,3-氧氮杂茂杂环的生物合成基因簇。这些基因簇负责编码一个毒素前体以及与毒素成熟和排出相关的所有蛋白。使用来自人类病原菌-酿脓链球菌,所产生的毒素前体肽和杂环形成酶蛋白,作者展示了在体外链球菌溶血素S的活性重新构建。