铜绿假单胞菌降解烃类污染物的泛基因组分析

铜绿假单胞菌是一种常见的烃类降解菌,在环境污染治理中具有广阔的应用前景.利用泛基因组对10株铜绿假单胞菌进行分析以深入了解其泛基因组特征、生物降解潜力及芳香族化合物降解中心途径.结果 显示,铜绿假单胞菌的核心基因组大约包含4923个基因,占泛基因组的56.2％.泛基因组分析表明其泛基因组即将闭合,说明分析的铜绿假单胞菌...     

恶臭假单胞菌DLL-E4对硝基苯酚降解途径关键基因pnpC的突变分析

通过同源重组成功地敲除了恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)DLL-E4菌株的偏三苯酚1,2-双加氧酶基因(pnpC).pnpC插入失活菌株DLL-△pnpCl失去了降解对硝基苯酚(PNP)和对苯二酚(HQ)的能力,而pnpC敲除菌株DLL-△pnpC恢复了利用PNP和HQ的能力,但是降解速率降低.在不同硫酸铵分级梯度下PNP和邻苯二酚分别诱导的DLL-E4和DLL-△pnpC粗酶液对邻苯二酚的降解活性存在明显差异,表明恶臭假单胞菌DLL-E4中除pnpC参与PNP降解代谢过程外,还存在另一个双加氧酶替代了敲除的pnpC的功能,使得DLL-△pnpC代谢PNP的过程得以继续.     

用假单胞菌(PSEUDOMONAS SP.)E4-106生物转化苯丙酮酸生产L-苯丙氨酸研究

用从土壤中筛选的假单胞菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．）Ｅ４１０６株细胞进行了转化苯丙酮酸生产Ｌ苯丙氨酸实验研究．结果表明,转氨反应最适温度３５～４０℃;该转氨酶可在ｐＨ７～１０范围内催化反应而活力变化不大;０．５％戊二醛处理细胞可降低其转氨酶活力;表面活性剂处理细胞或在反应液中加入Ｍｇ２＋能显著提高转氨反应速度;Ｌ天冬氨酸是转氨反应的最适氨基供体;底物转化率与底物浓度、氨基供体浓度有关．在此反应体系中,Ｅ４１０６菌株单位湿重细胞的转氨酶活力为１０３９Ｕ／ｇ;生成产物ＬＰｈｅ浓度为３２．２ｇ／Ｌ和５０．４ｇ／Ｌ时,苯丙酮酸摩尔转化率分别为９７．５％、８７．２％．生成产物用ＣＧＡ６８８大孔吸附树脂进行分离、纯化．目标产物经熔点、比旋光度、元素分析、红外光谱和纸层析分析,证实是ＬＰｈｅ．产物收率为８１．８％．     

假单胞菌表达载体pYMB03的构建与性能分析

恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)是具有强抗逆性能的环境优势菌,构建其质粒表达载体有着明显的应用潜力.将恶臭假单胞菌AB92019菌株中肽聚糖相关脂蛋白编码基因的启动子PoprL和质粒载体pTrcHis-B的多克隆位点片段插入到质粒载体pUCPl8的EcoRL/HInIII位点,获得了重组载体pYMB03.用绿色荧光基因gfp作为标记进行外源蛋白表达的结果表明,该载体能分别在恶臭假单胞菌AB92019菌株和大肠杆菌DH5a菌株中,由启动子PoprL启动组成型表达GFP蛋白并使细胞产生可见荧光.经SDS-PAGE验证,所产生的GFP蛋白分别占细胞总蛋白的12.5%和5.O%.重组菌株YMB001中GFP表达量与菌体培养时间有关,在稳定期后期其相对荧光强度达到最大值(D600nm=l.0),但与培养温度未见相父性.对携带该载体的2株重组恶臭假单胞菌7次168 h继代培养测定,载体pYMB03的稳定性均为100%.     

施氏假单胞菌N2代谢邻/间/对甲酚的特性研究

本论文以施氏假单胞菌N2为受试菌株,研究了N2菌对邻/间/对甲酚及其混合物的生物降解特性.结果表明,N2菌能以邻/间/对甲酚为唯一碳源和能源生长,但对3种异构体的降解速率各异.完全降解600 mg·L~(-1)的对甲酚仅需6 h,间甲酚则需24 h,但对邻甲酚的降解明显减缓;200 mg·L~(-1)邻甲酚48 h的降解率仅为11.38%.GC-MS结果分析发现,N2菌代谢甲酚途径主要为甲基氧化、芳环羟化,随后脱羧、开环裂解、降解转化至矿化,但3种甲酚的降解途径及酸性代谢产物的形成次序不一致.3种甲酚混合存在时可促进N2菌对其降解,这主要是因为混合碳源的协同作用减少了体系中因产酸过多引起的毒性,从而促进了N2菌对甲酚的降解矿化.     

德氏假单胞R-8菌脱硫的“硫饥饿”诱导机理

以专一性脱硫菌德氏假单胞菌(Pseudomonas delafieldii)R-8为出发菌株,构建了含有重组质粒pRT-D的重组菌株R-8-D.在不同硫酸盐浓度条件下,研究了R-8和R-8-D脱硫的"硫饥饿"诱导机理.结果表明,在充足的Na2SO4(＞0.023 mmol L-1)条件下,R-8菌首先利用硫酸盐生长,脱硫酶的合成受阻遏,DBT不被利用,而R-8菌处于"硫饥饿"状态(Na2SO4浓度≤0.023 mmol L-1)时,诱导了脱硫酶的合成,能利用DBT生长;Na2SO4在临界浓度以上时,R-8-D菌阻遏了脱硫基因的报告基因lacZ的表达,低于临界浓度时不抑制lacZ表达.本实验结果从细胞和分子水平上证实了R-8菌脱硫属"硫饥饿"诱导类型,并首次确定了脱硫微生物"硫饥饿"诱导的硫酸盐临界浓度为0.023 mmol L-1,为构建高活性的、不受硫酸盐抑制的脱硫工程菌提供了理论依据和技术支持.图10表1参14     

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.     

固定化球形红假单胞菌处理电镀废水中Cd和Cr的研究

比较了4种固定化球形红假单胞菌(Rhodopseudomonas sphaeroides)处理含Cd、Cr重金属废水的效果,对固定化菌吸附Cd和Cr的工艺条件进行了优化,并通过生物反应器连续处理实际电镀废水,分析了处理后的效果。通过比较,确定了20g.kg-1沸石和20g.L-1海藻酸钠组合作为共固定材料,固定化菌对Cd和Cr的去除效果明显优于游离菌。采用正交试验优化废水处理工艺条件,结果表明,废水pH值、菌体投加量对固定化菌体的处理效果影响较大,当处理废水的pH值为6.0、菌体投加量为10.00g.L-1时,对40.00mg.L-1含Cd废水的去除率可达96.68%。4轮吸附-解吸循环试验结果显示,固定化菌体可重复利用3次,固定化菌体在使用第3次时,Cd去除率仍可达51.20%。在生物反应器中,用固定化菌体处理质量浓度为92.61mg.L-1的含Cd电镀废水,3h时对Cd的去除率达到98.80%,对含Cu、Au、Ni废水中重金属的去除率也高于90.00%。     

Cu2+,Cd2+和Cr(Ⅵ)抑制沼泽红假单胞菌生长的毒性效应

运用标准方法进行有毒化学品对水生生物急性毒性实验 ,得到Cu2 + ,Cd2 + ,Cr(Ⅵ )对光合细菌沼泽红假单胞菌生长抑制作用的 96h剂量反应方程 ,分别为 :y =- 1.72 6 7x +8.70 0 4 ,R2 =0 .96 5 5c(Cu2 + ) ;y =$C1.15 5 1x +8.9996 ,R2 =0 .92 5 2c(Cd2 + ) ;y=$C1.342 7x +10 .785 ,R2 =0 .975 8c〔Cr(Ⅵ )〕 ,由此计算出Cu2 + ,Cd2 + ,Cr(Ⅵ )的 96h -EC50 分别为 2 .172× 10 -6mol/L ,2 .5 6 6× 10 -5mol/L和 3.92 6× 10 -4mol/L .从而得出它们对沼泽红假单胞菌生长毒性作用大小的顺序为Cu2 + >Cd2 + >Cr(Ⅵ ) .表 2参 11     

荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)工程菌株田间残留和扩散的追踪检测

分别在北京和江苏省连云港市对携带Btcry基因的荧光假单胞菌工程菌进行了田间残留与扩散的追踪检测 .对越冬前后的试验地和保护地土壤样品进行抗生素抗性平板分离 ,能检测到极少量的具有与出发菌株相同抗性的荧光假单胞菌菌落 ,但没有发现工程菌株的残留与扩散 .对江苏试验地样品还进行了工程菌株质粒卡那霉素和壮观霉素抗性标记基因的抗性菌落分离 ,绝大多数样品中都能分离到包括荧光假单胞菌在内的抗性菌落 ,土样中菌密度n(cfu) =10 4 ～ 10 5g-1,但进行Btcry基因PCR -RFLP检测时没有从样品中得到特异扩增产物 .研究结果表明 :工程菌株抗性标记基因在自然界广泛存在 ,工程菌在株环境中没有残留和扩散 ,具有良好的生物安全性 .表 4参 8     

Pseudomonas sp.L19抗除草剂AHAS基因的克隆、表达及特性

乙酰羟酸合酶(AHAS)是磺酰脲类、咪唑啉酮类、三唑嘧啶类、磺酰胺类和嘧啶水杨酸类等乙酰羟酸合酶抑制剂类除草剂的作用靶标,获得能抗此类除草剂的AHAS突变基因资源具有非常重要的理论和应用价值.从长期使用甲磺隆的农田土壤中分离到1株对乙酰羟酸合酶抑制剂类除草剂有广谱抗性的菌株L19,根据表型特征、生理生化特性和16S rDNA序列系统发育分析,将其鉴定为假单孢菌属(Pseudomonas sp.).利用PCR技术从Pseudomonas sp.L19的总DNA中克隆AHAS基因,氨基酸序列比对结果表明,L19与对除草剂敏感菌株P.putida KT2440的AHAS调节亚基氨基酸序列完全相同,而催化亚基有4个氨基酸位点不同:[Val 29→Ala(L19→KT2440),Pro93→Ser,Val 345→Ala,Pro 484→Arg].分别将菌株L19与KT2440的AHAS催化亚基克隆到pET29a(+)的多克隆位点,构建了表达载体pET-L19AHASc和pET-KT2440AHASc,通过镍柱亲和层析纯化得到带有组氨酸标签的乙酰羟酸合酶.抗性试验结果表明菌株L19的乙酰羟酸合酶对四大类乙酰羟酸合酶抑制剂类除草剂的抗性均要强于KT2440的乙酰羟酸合酶,对甲磺隆、咪唑乙烟酸、唑嘧磺草胺和嘧草醚的抗性倍数分别达到53.6、9.3、8.2和9.5倍.菌株L19的乙酰羟酸合酶比活力、对ThDP和Mg2+的Kc值相应地比KT2440乙酰羟酸合酶的要低;而对底物丙酮酸钠的米氏常数Km值要比KT2440乙酰羟酸合酶的要高近1倍.     

东亚飞蝗辅酶Q-细胞色素C还原酶基因克隆和序列分析

辅酶Q-细胞色素C还原酶是组成线粒体呼吸链的4种酶复合体之一,对线粒体呼吸链的电子传递起着重要作用.同时,辅酶Q-细胞色素C还原酶还是杀真菌剂(Fungicide)、抗原虫(Antiprotozoan)、抗癌药物(Anticancer drugs)以及抗疟疾(Antimalarial)药物——阿托喹酮(Atovaquone)、氯胍(Proguanil)、布帕伐醌(Buparvaquone)的作用靶标,可将它作为昆虫的药靶,设计和开发新型的杀虫剂.采用RACE方法,克隆了东亚飞蝗[Locusta migratoria manilensis(Meyen)]辅酶Q-细胞色素C还原酶cDNA全序列(GenBank登录号:GU593056.1).获得的cDNA全长939 bp,其中可读框819 bp,编码272个氨基酸,推测其相对分子质量为29.48 ku,等电点为9.19.通过与其它10个物种的细胞色素C还原酶基因的氨基酸序列进行比对,发现东亚飞蝗与家蚕、赤拟谷盗、黒腹果蝇、埃及伊蚊、致乏库蚊、小家鼠、人、丽蝇蛹集金小蜂、蜜蜂和豌豆蚜的辅酶Q-细胞色素C还原酶氨基酸序列同源性分别为72%、72%、66%、63%、60%、59%、59%、58%、57%和56%.     

丛枝菌根真菌砷酸盐还原酶基因RiarsC的克隆和功能分析

丛枝菌根真菌(AMF)在增强植物砷(As)抗性方面发挥着重要作用。已有相关研究表明,接种AMF能提高植物体内三价砷As(III)的比例,AMF可能参与了将五价砷As(V)还原为As(III)的过程从而提高了菌根植物的As抗性,但目前尚缺乏直接分子证据。本文从异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)菌丝中克隆得到了一个砷酸盐还原酶基因RiarsC并进行序列分析。将该基因转入arsC缺陷型大肠杆菌(Escherichia coli)菌株WC3110(ΔarsC)中,通过As(V)抗性生长曲线和As形态测定,分析了该基因的功能。结果显示,RiarsC属于谷氧还蛋白-谷胱甘肽依赖的砷酸盐还原酶家族;RiarsC基因的表达显著提高了As敏感型E.coli菌株对As(V)的抗性,当培养基中As(V)浓度为100μmol·L-1时表现更加明显。As形态分析表明,表达RiarsC的E.coli菌株能够将培养基中71.03%的As(V)还原为As(III);与表达空载体的菌株相比,还原效率提高了61.98%。本研究证明了AMF的砷解毒还原能力,为进一步开展AMF的砷代谢机制研究提供了一定的分子生物学基础。     

苏云金芽孢杆菌新基因cry1Ab17的克隆和生物信息学

利用高效克隆PCR产物的专用载体pMD18T,直接从苏云金芽孢杆菌WB9的PCR产物中克隆了cry1Ab17新基因.测序结果表明,该基因(GenBank登录号为AY646166)由3471个碱基组成,其编码的蛋白质含有1156个氨基酸残基,其中亲水性氨基酸占30.8%,疏水性氨基酸占45.2%,酸性氨基酸占12.9%,碱性氨基酸占11.1%.氨基酸序列的同源性分析结果表明,Cry1Ab17蛋白与已报道的Cry1Ab蛋白同源性为95.4%～99.7%,该蛋白的4个氨基酸残基———Pro170、Gly449、Gly796和Gly863与其它已报道Cry1Ab蛋白相应位置的氨基酸残基均不同.在核苷酸序列和氨基酸序列多重比较的基础上,应用PAUP4.0构建了Cry1A蛋白家族的系统发育树.SignalP分析结果显示,Cry1Ab17蛋白中不含信号肽序列.此外,对Cry1Ab17蛋白的二级结构和3个结构域也进行了预测和分析.图4表2参15     

斜带石斑鱼alpha型与rho型GST基因cDNA全序列的克隆与分析

为从分子水平上研究II相去毒酶谷胱甘肽S-转移酶(Glutathione S-transferase,GST)在斜带石斑鱼(Epinephelus coioides)等海水鱼类机体内代谢去毒过程中的作用及机制,采用RT-PCR及RACE法,分离、克隆得到斜带石斑鱼肝脏alpha-GST(GSTA)、rho-GST(GSTR)基因cDNA全序列.序列分析结果表明,斜带石斑鱼肝脏GSTA基因cDNA全长1008bp,编码223个氨基酸;GSTR基因cDNA全长1002bp,编码225个氨基酸.构建系统进化树发现,斜带石斑鱼与鲤鱼、斑马鱼GSTA氨基酸同源性较高,而GSTR为鱼类所特有并共同占据进化树上独立的分枝,与大鼠、小鼠、人等哺乳动物GST现有所有类型同源性均较低.     

近江牡蛎4种类型GST基因cDNA全序列的克隆与分析

为从分子水平上研究不同类型谷胱甘肽S-转移酶(Glutathione S-transferase,GST)基因在近江牡蛎(Crassostrea ariakensis)等贝类体内代谢去毒过程中的作用,采用RT-PCR及RACE法,分离、克隆得到近江牡蛎肝脏4种类型GST基因cDNA全序列.序列分析结果表明,mu、pi、omega、sigma4种类型GST基因cDNA全长分别为970bp、773bp、999bp、1277bp,分别编码215、207、242、203个氨基酸.构建系统进化树发现,除太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)pi型GST外,所有类型GSTs序列都能各自聚集成一簇.     

近江牡蛎等7种养殖鱼虾贝类参照基因b-肌动蛋白cDNA序列的克隆与比较分析

为进一步研究水产养殖动物功能基因的表达调控,采用RT-PCR及RACE法,分离、克隆了近江牡蛎(Crassostrea ariakensis)肝脏β-肌动蛋白基因cDNA全序列. 结果表明,近江牡蛎β-肌动蛋白基因cDNA全长1343bp,其中5′、3′非翻译区(UTR)分别长68bp、144bp,开放阅读框(ORF)为1131bp,编码376个氨基酸. 实验同时成功获得了中华圆田螺(Cipangopaludina cahayensis)、日本沼虾(Macrobrachium nipponensis)、斑鳢(Channa maculata)、胡子鲶(Clarias fuscus)、鳙鱼(Aristichthys nobilis)、鲮鱼(Cirrhinus molitorella)6种重要淡水养殖动物肝脏β-肌动蛋白基因cDNA的核心序列及氨基酸序列. 所获基因与其它动物类群的b-肌动蛋白基因氨基酸同源性高达96%以上,表明软体类、节肢类、鱼类、两栖类、鸟类和哺乳类等不同类群动物b-肌动蛋白基因在生物进化过程中高度保守. 系统发育分析显示软体类、节肢类、鱼类、两栖类、鸟类和哺乳类脊椎动物β-肌动蛋白分类与传统的分类基本一致.     

近江牡蛎等7种养殖鱼虾贝类参照基因β-肌动蛋白cDNA序列的克隆与比较分析

为进一步研究水产养殖动物功能基因的表达调控,采用RT-PCR及RACE法,分离、克隆了近江牡蛎(Crassostrea ariakensis)肝脏β-肌动蛋白基因cDNA全序列.结果表明,近江牡蛎β-肌动蛋白基因cDNA全长1343bp,其中5′、3′非翻译区(UTR)分别长68bp、144bp,开放阅读框(ORF)为1131bp,编码376个氨基酸.实验同时成功获得了中华圆田螺(Cipangopaludina cahayensis)、日本沼虾(Macrobrachium nipponensis)、斑鳢(Channa maculata)、胡子鲶(Clarias fuscus)、鳙鱼(Aristichthys nobilis)、鲮鱼(Cirrhinus molitorella)6种重要淡水养殖动物肝脏β-肌动蛋白基因cDNA的核心序列及氨基酸序列.所获基因与其它动物类群的β-肌动蛋白基因氨基酸同源性高达96%以上,表明软体类、节肢类、鱼类、两栖类、鸟类和哺乳类等不同类群动物β-肌动蛋白基因在生物进化过程中高度保守.系统发育分析显示软体类、节肢类、鱼类、两栖类、鸟类和哺乳类脊椎动物β-肌动蛋白分类与传统的分类基本一致.     

鳜鱼两种谷胱甘肽S-转移酶基因cDNA的克隆与分析

鳜鱼(Siniperca chuatsi)是我国著名的肉食性鱼类,容易成为环境毒素的富集体.论文从分子水平上分析了鳜鱼去毒过程中起关键作用的谷胱甘肽S-转移酶(GST)基因的结构及进化上的地位,采用RT-PCR及RACE法,分离、克隆得到了鳜鱼肝脏可溶性alpha型(GSTA)和rho型(GSTR)基因cDNA全序列.结果表明,鳜鱼肝脏GSTA、GSTR全长分别为1052bp、935bp,其中5′-UTR分别为118bp、55bp,3′-UTR分别为262bp、202bp,分别编码223、225个氨基酸.系统分析结果显示:鳜鱼GSTA与GSTR在进化树上的位置与其分类所处的位置基本吻合.     

大鼠血红素加氧酶-1基因在乳酸乳球菌中的克隆与表达

采用RTPCR技术从大鼠脾总RNA中分离扩增HO1基因,将该基因克隆进pGEMTeasy质粒中,转化大肠杆菌DH5α,提取质粒,分析基因,酶切后与含有乳酸乳球菌启动子NisA的pSEC质粒连接,经电击转化,将重组质粒转入乳酸乳球菌NZ9000中,转化子在含有氯霉素的脑心浸液培养基上培养.用Nisin诱导HO1表达,SDSPAGE和Westernblot分析、鉴定表达产物,并且用分光光度法测定工程菌表达的HO1活性为0.45nmolmg(protein)-1h-1.图5参18