地衣芽孢杆菌2709和 6816碱性蛋白酶基因在大肠杆菌中的克隆、表达及序列分析

用PCR方法从地衣芽孢杆菌 2 70 9和 6 816中扩增了碱性蛋白酶基因 (apr1和apr2 ) ,扩增的DNA片段插入到大肠杆菌载体 pET -2 8a中 ,构建成重组分泌型表达载体pAPR1、pAPR2 .pAPR1、pAPR2中碱性蛋白酶基因在大肠杆菌宿主JM 10 9(DE3)中得到表达 .SDS -PAGE分析显示融合表达产物的分子量均为 30 .5× 10 3 ,同核酸序列测定所推导的值相符 .表达产物分别占细胞总蛋白的 8.0 %和 7.5 % .2 70 9重组菌所得酶活为 12 10u/mL ,6 816重组菌所得酶活为 1175u/mL .研究发现 ,重组的碱性蛋白酶在进入大肠杆菌周质空间时可能存在前肽自动脱落的现象 .同时 ,对地衣芽孢杆菌 2 70 9碱性蛋白酶基因序列进行了测定和比较分析 ,发现与地衣芽孢杆菌 6 816碱性蛋白酶基因的同源性为 98% .图 5参 11     

深黄被孢霉苹果酸酶基因的克隆和表达

为了克隆与表达深黄被孢霉(Mortierella isabellina)M6-22苹果酸酶基因,根据深黄被孢霉M6-22转录组测序结果,以其c DNA为模板PCR扩增苹果酸酶基因编码序列,经测序验证分析后将扩增片段连接到表达载体pET-32a(+)中构建重组表达质粒pET32a MIME2并进一步转化入大肠杆菌BL21中进行诱导表达,经镍柱亲和纯化目的蛋白和酶活分析确定其为苹果酸酶.PCR扩增得到全长为1 815 bp的cDNA序列,序列分析表明该序列具有一个编码604个氨基酸的开放阅读框,预测编码蛋白分子量(Mr)为66.4×10~3.预测的氨基酸序列与已报道的苹果酸酶同样具有保守的2个二核苷酸结合结构域和1个二价金属离子结合结构域,因此是一个新的苹果酸酶基因序列,命名为MIME2,Gen Bank序列号为KU097323.将该序列转化大肠杆菌BL21中进行诱导表达,SDS-PAGE电泳检测到1条约67×10~3的蛋白条带表达,经镍柱纯化和酶活分析表明所纯化蛋白能催化苹果酸脱氢生成丙酮酸,同时生成NADPH,具有苹果酸酶的特性,其酶活大小为177.46 U/mg.以上结果证明所克隆的cDNA序列MIME2为1个新的苹果酸酶基因,基因编码蛋白具有苹果酸酶活性,可为深入研究苹果酸酶的结构和功能关系以及进一步应用奠定基础.     

松材线虫PCR标准化阳性对照构建及检测体系的建立

建立了松材线虫PCR检测标准化阳性对照及特异性强的PCR检测体系.根据松材线虫rDNA-ITS区和BxPe12基因的特异基因序列设计引物,并从中筛选出一对特异引物cqubs01/cquba01,该引物能从松材线虫特异性扩增出196 bp片段,而不能对其他种类线虫进行扩增.基于优化PCR反应体系和反应程序,稳定的检测体系得以建立,检测灵敏度为100 ps/μL.以松材线虫基因组DNA为模板,以上述特异引物进行PCR扩增,将纯化后的PCR产物与PMD18-T载体连接之后转入大肠杆菌中,筛选出阳性克隆进行测序验证,最终获得了松材线虫的无害化阳性对照,建立了松材线虫标准化阳性对照的PCR检测体系.对来自于不同地区的12批次近100个样品进行了实际检测验证,其结果与实际发生情况一致,说明本检测体系稳定可靠.图3表2参8     

极端嗜热菌海栖热袍菌木聚糖酶B的克隆和表达

极端嗜热菌海栖热袍菌MSB8(ThermotogamaritimaMSB8)能够利用木聚糖代谢 ,并具有两个产木聚糖酶的基因 .本研究首次克隆和在大肠杆菌中表达海栖热袍菌MSB8的第 2个木聚糖酶基因即xynB基因 .以基因组DNA为模板 ,根据xynB基因的全序列设计了两对引物 ,在合适的PCR反应条件下有效地扩增出了xynB基因片段 .选用pET2 8a(+)表达载体 ,NcoI-HindⅢ酶切位点并编码了羧基端 6×His标签的阳性克隆表达成可溶且具有生物活性的蛋白质 .xynB结构基因由 10 4 4对碱基组成 ,编码 347个氨基酸 .根据已知木聚糖酶蛋白质氨基酸的同源性分析 ,XynB与T .sp.strainFjSS3-B .1的XynA的同源性最大 ,为 85 % ,与T .neapolitana的XynB同源性次之 ,为 82 % ,与其它木聚糖酶的同源性小于 4 3% .另外 ,XynB属于F/ 10族木聚糖酶 ,且含有单一功能区 .表 3图 3参 12     

粘红酵母△12-脂肪酸脱氢酶基因的克隆和表达

Δ12-脂肪酸脱氢酶一般特异性催化在油酸的Δ12位引入双键转变成亚油酸.为了从粘红酵母YM25079中克隆全长Δ12-脂肪酸脱氢酶基因序列,参考已知的Δ12-脂肪酸脱氢酶基因序列设计基因特异性引物,通过PCR扩增获得到全长为1 353 bp的c DNA序列,序列分析结果表明该序列具有一个编码450个氨基酸的完整开放阅读框,所编码蛋白质的大小为50.9×103.与报道的Δ12-脂肪酸脱氢酶一样,推测的氨基酸序列具有膜整合脂肪酸脱氢酶特异性的3个组氨酸保守区,表明该序列为一个新的编码Δ12-脂肪酸脱氢酶的基因.为了验证其功能,把开放阅读框序列亚克隆到表达载体p YES3/CT,构建重组表达载体p YRGD12,并转化到酿酒酵母的缺陷型菌株INVScl进行表达.脂肪酸气相色谱(GC)分析表明,该序列所编码的蛋白质具有Δ12-脂肪酸脱氢酶活性,能将油酸转化为亚油酸,亚油酸的含量占酵母总脂肪酸的4.31%.以上结果表明,PCR所获得序列是新的Δ12-脂肪酸脱氢酶基因.     

解淀粉芽孢杆菌DC-4豆豉溶栓酶成熟肽编码序列的克隆及表达

利用PCR方法从解淀粉芽孢杆菌DC 4总DNA中扩增出豆豉溶栓酶 (DFE)成熟肽编码区片段 .测序结果表明 :DFE成熟肽编码区长 82 5bp,编码 2 75个氨基酸残基 ,分子量为 2 7.7× 10 3 ,推导的N’ -端氨基酸序列与豆豉溶栓酶N’ -端氨基酸测序结果完全一致 ,说明克隆到的基因确实是豆豉溶栓酶基因 .同源性分析表明 ,DFE成熟肽编码区的核苷酸和氨基酸序列与日本纳豆激酶的同源性分别为 80 .0 %和 86 .5 % ,这提示豆豉溶栓酶可能是一种新型的溶栓酶 .将表达质粒pET Nde转化E .coliBL2 1(DE3)中 ,IPTG可诱导表达大量的DFE融合蛋白 ,占菌体可溶性蛋白的 4 0 % ,主要以包涵体的形式存在 .图 3表 1参 19     

Ralstonia eutropha菌株镉抗性调节基因CzcR的克隆与序列测定

G-细菌镉抗性决定子是一个编码4个蛋白的CzcCBAD操纵子,参照GenBank已登录Czc基因序列进行引物设计,利用PCR技术,从可在含350mg/LCdCl2的培养基上生长的抗镉菌株Ralstoniaeutropha质粒中,扩增出长度约为1200bp的革兰氏阴性细菌镉抗性系统中的抗性调节基因CzcR,然后将其亚克隆到pGEM-T-easy载体上,并转化至受体菌中,构建重组质粒,采用碱性裂解法提取质粒DNA后,经EcoRI酶切分析和核苷酸序列分析,其与GenBank中登录的CzcR基因序列相似性高达98%,显示其具有正确的CzcR基因核苷酸序列。镉抗性基因的获得将大大推动对微生物抗重金属机理的研究,并为进一步构建耐镉基因工程菌,高效净化重金属污染环境打下坚实的基础。     

用单个特异引物扩增桃ACC氧化酶cDNA及其在大肠杆菌中的表达

用单个特异引物和通用引物ｏｌｉｇｏ（ｄＴ）１５从桃受伤叶片ｃＤＮＡ中扩增出１．３ｋｂ左右大小的片段．将该扩增产物克隆并对重组克隆作酶切分析发现至少可分为３类．用桃ＡＣＣ氧化酶基因组ＤＮＡ为探针进行点杂交表明,４,７,９,１０,１１,１２重组质粒能与之杂交,其中７,９,１０,１１,１２号重组质粒酶切图谱与已报导的桃果实成熟相关的ＡＣＣ氧化酶ｃＤＮＡ基因基本一致,而４号克隆则不同．ＤＮＡ序列分析和ＰＣＲ鉴定表明,插入片段均由５′端特异引物单个引物扩增出来,对７号重组克隆插入片段ＤＮＡ全序列分析表明,７号重组克隆插入片段全长１１４６ｂｐ,包含了除启始密码子外的全部编码区和１９２ｂｐ的３′端非编码区．通过补上起始密码子ＡＴＧ构建重组表达载体,在大肠杆菌中表达出３５×１０３的非融合蛋白     

地衣芽孢杆菌β-甘露聚糖酶的基因克隆和鉴定

通过PCR技术从Bacillus licheniformis CICIM-B2004染色体DNA中克隆出编码β-甘露聚糖酶成熟肽的基因manL,并对其进行了鉴定.manL由1110bp组成,编码由332个氨基酸残基组成的β-甘露聚糖酶成熟肽.将manL在大肠杆菌JM109中表达,在12h内可表达325u/mLβ-甘露聚糖酶.图4表1参23     

菲降解菌的筛选鉴定及其降解酶基因的研究

经过富集从活性污泥中筛选出两株菲降解菌WSCII和WSCIII,经16SrDNA鉴定,它们分别属于鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonassp. )和假单胞菌属(Pseudomonassp. ),在28℃下4d内对菲( 0. 6g/L)的降解率分别达到了70. 9%和78. 1%;在LB、萘和菲为碳源的培养条件下,测得菌体的双加氧酶比活力不同.在菲的诱导下,两株菌的双加氧酶比活力最高,而以LB和萘为碳源时酶的比活力较低,其中WSCII在萘中不能生长;这表明该酶在两菌中皆为底物诱导表达.以其它菌的萘双加氧酶基因大亚基片段做模板制备异源探针,与两菌总DNA进行斑点杂交;结果表明,这两株菌可能含有不同的菲双加氧酶基因.利用简并引物进行PCR扩增菲双加氧酶,结果仅能从WSCIII的总DNA中扩增得到目的片段,序列分析证明,该基因与已报道的(P. putidaNCIB9816 -4, AF491307 )双加氧酶同源性最高为98%. 图5参10     

小麦高分子量谷蛋白亚基基因的PCR及AS-PCR标记

选用高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)在Glu-D1位点已知的 26个普通小麦品种,包括 15个 (TriticumaestivumL. )川育系列品种及其 11个亲本,根据其亚基Dx5和Dy10基因的特异序列设计引物.通过对Dx5基因的PCR扩增及对Dy10基因的AS-PCR扩增,结果表明,所设计的引物对Dx5和Dy10都能扩增出特异条带,而携有Dx5基因的材料同时也携有Dy10基因.说明用所设计的引物可快速有效的鉴定出普通小麦中是否带有优质的 5 10亚基.图 4参 15     

转座子挽救法克隆鞘氨醇单胞菌CDS-1中呋喃丹水解酶相关基因

用含Tn5转座子的自杀性质粒pSC123诱变呋喃丹降解菌Sphingomonas agrestis CDS-1,获得失去呋喃丹降解功能的突变株CDS-M1.以pMD18-T为载体在E.coli DH5α中构建了CDS-M1的基因组文库,采用转座子挽救法对Tn5插入位点两侧翼的序列进行克隆与测序,根据测序结果(共4 551个碱基)设计引物,从CDS-1的基因组中扩增到同样大小的片段,把该片断克隆到广宿主载体pPZP201上,得到重组质粒pCDZ1,通过三亲接合的方法把pCDZ1导入CDS-M1中进行功能互补实验,结果显示CDS-M1的呋喃丹水解功能得到了恢复,表明该片断中包含呋喃丹水解酶相关基因.图7表1参14     

ERIC-PCR:一种快速鉴别环境细菌菌株的方法

以 Ｅ Ｒ Ｉ Ｃ（ 肠杆菌基因间共有重多序列） 序列设计的特异引物对３ 株大肠杆菌、３ 株软腐欧氏杆菌、２ 株草生欧氏杆菌、１ 株梨火疫欧氏杆菌、１ 株催娩克氏菌、１ 株阴沟肠杆菌和９ 株具有降酚能力的细菌等２０ 种细菌的基因组 Ｄ Ｎ Ａ 进行 Ｐ Ｃ Ｒ 分析．每种菌株均存在数目不等的各自独特的带型,能够区分同一种类中极为相近的菌株．经多次重复,各特异性扩增的主要带型能重复稳定出现．聚类分析的结果表明,供试菌株多数按照分类地位归到相应的组中．９ 种具有降酚能力的细菌中,２ 种分离自处理焦化废水池活性污泥,７ 种来自土壤样品． Ｅ Ｒ Ｉ Ｃ Ｐ Ｃ Ｒ 指纹图显示,前２ 种属于一类,都有一条大小约１ ．１ ｋｂ 的主带,其它７ 种土壤中分离出来的细菌除其中１ 种有１ 条约１ ．２ ｋｂ 大小的主带外,其余６ 种都有１ 条大小约１ ．４ ｋｂ 的带．聚类分析将从土壤中分离出来的细菌归为３ 种不同的类型． Ｅ Ｒ Ｉ Ｃ Ｐ Ｃ Ｒ 可以从分子水平对细菌基因组进行快速指纹图分析,在对环境细菌分离物进行快速鉴定和归类等方面具有实用价值     

荧光假单胞菌高效广谱载体的构建及分析

为促进高GC含量基因在荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)中表达效果更加理想、操作更加简便,本研究首先采用不依赖基因序列和连接反应的克隆(Sequence and ligation independent cloning,SLIC)方法将载体pCIBhis上与复制相关的序列和标记基因片段构建成克隆载体pCIBS1.然后优化荧光假单胞菌转化方法,用电转化法将pCIBS1导入荧光假单胞菌BL915中,随后又将T7和tac基因启动子分别插入pCIBS1中,成功构建了表达载体pCIBS3和pCIBS2.研究发现载体pCIBS1在大肠杆菌和荧光假单胞菌中均较为稳定,并且将绿色荧光蛋白基因插入表达载体中,在大肠杆菌BL21(DE3)中获得表达,验证了表达载体功能.本研究构建的表达载体和建立的荧光假单胞菌BL915电转化方法,为高GC含量基因在荧光假单胞菌中的表达奠定了基础.     

产1,3-丙二醇新型基因工程菌的构建

以甘油为底物转化生产1,3-丙二醇的生物合成途径中,往往由于还原力NADH的不足,限制了1,3-丙二醇的合成,引起中间代谢产物3-羟基丙醛累积,进而抑制甘油脱水酶的活性,阻碍菌体的生长,严重影响1,3-丙二醇的合成途径.为了解决合成途径中还原力不足这一主要矛盾,本文以大肠杆菌和克雷伯氏菌染色体DNA为模板克隆得到yqhD和dhaB、dhaT基因,构建双启动子表达载体pEtac-dhaB-tac-yqhD及表达载体pUC-tac-dhaT,成功共转入E.coli JM109,得到可利用两种辅酶(NADH、NADPH)将片油转化为1,3-丙二醇且传代稳定的重组大肠杆菌双质粒系统,发酵结果表明,1,3-丙二醇产量提高了28.6%.图6表1参17     

全基因合成方法学研究

通过基因全合成实现基因的分子改造和人工组建正成为一种实验室常规手段,因此,建立一种能够在相对低廉和短时间内准确和高效地设计和合成长片段基因的方法十分重要.本研究报道了一种重复性好、错误率低、低成本和简便的基因设计和全合成方法.此方法包含经DNA2.0软件的序列优化,Gene2Oligo软件的寡核苷酸设计,覆盖全长基因双链的寡核苷酸的组合和引物介导下的全基因的合成等步骤.运用此方法,对3个不同长度的基因(分别为653bp,1309bp和1498bp)成功地进行了密码子优化和一步全合成.其中的amyFF在大肠杆菌中表达量提高了12倍.图2参18     

家蚕斑纹限性品种SC_1的RAPD差异DNA片段的克隆及其酶切图谱分析

利用RAPD技术对家蚕限性普斑品种SC1的雌雄体分别进行PCR扩增通过120种引物的筛选,得到1个雌体特异的RAPDDNA片段将该片段克隆到pUC19质粒,井进行了限制性内切酶图谱分析.     

湖流域土壤微生物基因组总DNA分离纯化及其质粒文库的初步构建

采用研磨／冻融和SDV蛋白酶K热处理以及CTAB处理等理化方法，直接从太湖流域土壤样品中抽提得到微生物总基因组DNA，所得粗DNA用透析袋法以及Nucleaotrap suspension DNA纯化试剂盒进行了纯化，纯化过的DNA能够满是常用限制性内切酶酶切、细菌16S rDNA通用引物和随机引物进行PCR扩增的要求，将所得纯品DNA经过EcoRI部分酶切之后与酶切并脱磷酸的pSK^ 空载体连接，再以大肠杆菌JM109为宿主细胞初步构建了土壤微生物基因组文库，图6参7     

抗柑桔溃疡病菌可溶性单链抗体的表达及鉴定

前期采用核糖体展示技术筛选了抗柑桔溃疡病菌(Xanthomonas axonopodis pv.citri,Xac)高亲和力单链抗体(Single chain variable fragment,scFv)GX13、GX44和GX95,为高效表达具有生物活性的单链抗体,本研究将前期筛选的高亲和力单链抗体基因转入大肠杆菌HB2151中进行可溶性表达,点印迹和Western印迹检测可溶性单链抗体的表达水平,亲和层析纯化表达的单链抗体,酶联免疫吸附法(ELISA)检测纯化单链抗体的抗原结合活性.结果显示,3株抗柑桔溃疡病菌可溶性单链抗体在大肠杆菌HB2151中均获得成功表达,表达产物分子量(Mr)约为32.0×103,主要集中于细菌周质腔中.ELISA检测纯化的单链抗体都具备抗原结合活性,可进一步应用于柑桔溃疡病菌的免疫诊断和病害防治.图4参14