高氨氮废水处理系统中功能微生物的检测

利用16S rDNA分子检测技术对高氨氮废水处理系统中的氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化细菌等难分离培养微生物进行了分析检测.从实验室处理高氨氮废水的生物流化床硝化系统生物膜中提取细菌总DNA,以其为模板,利用氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)的16S rDNA特异性引物进行多聚酶链式反应(PCR)扩增,获得AOB和NOB的特异片段.将特异片段与pGEM-T载体连接并转化到E.coli DH5α中获得重组子,对阳性重组子进行酶切分型,AOB可分为8种不同类型.选取AOB的8种类型代表以及随即选取8个NOB克隆进行测序.经GenBank搜索以及同源性分析,发现所获得的8个AOB类型来自不同的菌株,处理系统中以Nitrosomonas sp.和Nitrosococcus sp.为氨氧化细菌的优势菌属;8株NOB重组子中有7株来自不同的菌株,系统中Nitrobacter sp.和Afipia sp.为亚硝酸盐氧化细菌的优势菌属.图6表1参14     

稳定代谢葡萄糖和木糖产乙醇的重组酿酒酵母工程菌初步构建

分别克隆了休哈塔假丝酵母(Candida shehatae)的木糖还原酶基因XYL1和热带假丝酵母(Candida tropicalis)的木糖醇脱氢酶基因XYL2,构建出重组表达质粒pACT2-xy11和pDR195-xy12,并使其分别转化酿酒酵母受体细胞.酶活测定结果显示,转化子中木糖还原酶和木糖醇脱氢酶均在宿主菌中得到活性表达.并将这两个基因连同各自重组表达质粒上的表达元件进行了克隆,进而构建出重组酵母染色体整合质粒YIp5.kanR-x12,以期今后通过同源重组的原理将上述基因整合到发酵性能良好的酿酒酵母基因组中,得到稳定代谢葡萄糖和木糖产乙醇的重组酵母菌株.图3表1参15     

嗜热脂肪芽孢杆菌过氧化氢酶基因perA在大肠杆菌中的高效表达

利用PCR技术得到嗜热脂肪芽孢杆菌 (Bacillusstearothermophilus)过氧化氢酶基因 perA ,将该基因与表达载体 pKK2 2 3 3连接构建重组质粒pK perA ,转化大肠杆菌过氧化氢酶HPⅠ和HPⅡ双缺突变株UM 2 ,得到重组大肠杆菌UM 2 1.酶活测定结果表明 ,表达产物具有正常的生物学活性 .SDS PAGE电泳结果显示出明显的特异性表达条带 ,单体Mr =86× 10 3 ,与嗜热脂肪芽孢杆菌所产酶相同 .实验表明 ,重组质粒在宿主UM 2中有较好的稳定性 ,在无选择压力条件下传代 6 0次基本保持稳定 ,传代 10 0次重组质粒保留 80 %以上 .摇瓶实验确定重组菌的最佳表达条件为 :IPTG浓度 ,0 .75mmol/L ;诱导时间 3h ;培养基起始 pH 6 .5 ;诱导温度 37℃ ;装液量 5 0mL/ 2 5 0mL .在优化条件下 ,重组菌产生的过氧化氢酶占菌体总蛋白的 8% ,酶活力可达 35U/mL ,是原始菌株BacillusstearothermophilusIAM110 0 1的 11.7倍 .图 2表 1参 10     

利用纤维二糖的酵母工程菌构建

以扣囊复膜孢酵母染色体DNA为模板,通过PCR方法扩增到其β-葡萄糖苷酶基因bgl1,经EcoRⅠ、BamHⅠ双酶切并和经相同酶切的穿梭表达载体pYX212连接,构建了重组质粒pYX-sbgl,转化酿酒酵母W 303-1A,bgl1基因获得了活性表达,β-葡萄糖苷酶活力为0.504 IU/mL.转化子能以纤维二糖为唯一碳源生长,并能应用于同时糖化和发酵纤维素底物生产乙醇,使乙醇产量较宿主酵母有了一定的提高.图6表1参14     

甲基对硫磷降解菌GFP标记菌株的构建

用Sau3AⅠ酶切甲基对硫磷降解菌DLL 1总DNA ,与BamHⅠ酶切的启动子探针载体 pRobe -GFP酶连 ,转化E .coliDH5α ,在选择性平板LB(Ampr)上从大约 1× 10 4个菌落筛选到 5 0个含启动子片断的阳性克隆 .挑选其中一个阳性克隆 ,将启动子片断克隆到pIJ2 92 5和 pBBR -MCS2上构建成重组质粒 pIJGFP和广宿主标记载体pB BRGFP .然后将 pIJGFP载体上的启动子片断克隆到广宿主载体 pTR10 2上 ,获得第二个广宿主标记载体pTRGFP .将pTRGFP和pBBRGFP通过三亲接合分别标记于DLL 1得到两株标记菌 ,即DLLTR和DLLBR .通过激光共聚焦显微镜观察和软件Lasersharpversion 3.2分析发现 pTRGFP在E .coli中表达很强而在DLL 1中表达很弱 ,而 pBBRGFP正好相反 .图 5表 2参 12     

地衣芽孢杆菌γ-谷氨酰转移酶的分离和纯化

γ-谷氨酰转移酶(GTE)是聚γ-谷氨酸生物合成的关键酶,地衣芽孢杆菌QBL-033是目前合成聚γ-谷氨酸的主要菌种,其γ-谷氨酰转移酶的研究尚未见报道.分离纯化该菌中的γ-谷氨酰转移酶,研究其辅酶组成,对揭示γ-谷氨酰转移酶的分子结构和性质,提高聚γ-谷氨酸产率很有必要.将培养至对数期中期的细胞离心收集并用缓冲液洗涤,细胞破碎、离心去除菌体碎片得无细胞抽提液.经DEAE-纤维素柱(HIC)、G-200凝胶过滤柱层析得到纯化大约70倍的以NADPH为辅酶的GTE和部分纯化的以NADH为辅酶的GTE,这两个酶分别对NADPH、NADH高度专一.经HPLC和SDS-PAGE测得前一种酶的分子量和亚基相对分子质量分别为235×103和39×103,表明该酶为具有相同亚基的六聚体.酶活性测定使用HLTACHI U-3000分光光度计利用NAD(P)H在340nm氧化的初速度进行.纯化结果表明,QBL-033中确实存在两种GTE.QBL-033是以NADPH为辅酶的GTE参与聚γ-谷氨酸的合成代谢,以NADH为辅酶的GTE参与聚γ-谷氨酸的分解代谢.同时发现以NADPH为辅酶的GTE在280 nm吸收很弱,在215 nm吸收很强,说明此酶中酪氨酸、苯丙氨酸含量较低.GTE最适作用温度和最适反应pH值分别为50 ℃和6.0,具有较宽的pH稳定性,并且在50℃以下较稳定.Ca2 、Co2 、Cu2 、Mn2 、Pb2 、K2 、Zn2 ,以及EDTA对酶有不同程度的抑制作用,Fe2 和Mg2 对酶有轻微的激活作用.图4表1参16     

两种启动子对聚γ-谷氨酸降解酶基因在地衣芽胞杆菌中的加强表达效果

聚γ-谷氨酸(γ-PGA)是一种应用前景良好的生物高分子材料.比较了蔗糖诱导的枯草芽胞杆菌果聚糖蔗糖酶基因(SacB)启动子和地衣芽胞杆菌α-淀粉酶基因启动子对γ-PGA降解酶基因ywtD在地衣芽胞杆菌中加强表达的影响.分别用SacB基因启动子和α-淀粉酶启动子构建了穿梭表达载体pHY300-SYT和pHY300-PYT,通过电转化地衣芽胞杆菌WX-02获得重组子SYT和PYT.酶活测定结果显示SYT和PYT中γ-PGA降解酶基因ywtD得到加强表达,摇瓶发酵结果显示两个重组菌株的γ-PGA相对分子质量都由1 000 000~1 200 000降低为800 000~900 000,PYT的γ-PGA产量较对照菌株PLK提高了33%,由13.50 g L-1提高到17.97 g L-1,而SYT的γ-PGA产量则降低为10.85 g L-1.因此,α-淀粉酶启动子更适合于在地衣芽胞杆菌WX-02菌株中表达γ-PGA降解酶基因,从而获得高产低分子量γ-PGA的工程菌.     

利用甘油脱水酶基因构建产3-羟基丙醛工程菌及其表达比较

3-羟基丙醛(3-HPA)是一种重要的化工产品,可由甘油经甘油脱水酶作用后生成.为获得产3-HPA基因工程菌,在已构建含甘油脱水酶基因及其激活因子大亚基质粒pEtac-dhaB-gdrA的基础上,构建了包含小亚基gdrB激活因子的重组质粒pEtac-dhaB-gdrA-gdrB.利用大肠杆菌通用tac启动子将该质粒在不同Escherichia coli BL21、DH5a及JM109中进行表达.阳性转化子经IPTG诱导后,提取总RNA,以cDNA为模板进行RT-PCR发现,目标基因在不同宿主都能较好转录.SDS-PAGE、酶活测定和3-HPA浓度测定结果表明,目标蛋白表达存在差异;酶活分别为4.7(±0.44)、3.5(±0.95)、8.1(±0.66)U/mg;发酵液中3-HPA的含量分别为0.012(±0.0044)、0.014(±0.003)、0.375(±0.018)g L-1,重组E.coli JM109/pEtac-dhaB-gdrA-gdrB具有较好的甘油脱水酶基因表达和产3-HPA性能.该基因工程菌与克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)相比,发酵副产物明显较少,有利于后期提取,为生产3-HPA提供了一条新思路.     

恶臭假单胞菌KT2440高效电转化方法

恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)KT2440是模式环境微生物菌株,也是异源表达的良好宿主菌.高效率的电转化方法对于基因的引入及后续实验非常关键.通过条件优化,建立了高效的电转化方法.EM培养基培养菌体至D600nm=0.6～0.75,冰冷的3mmol/L4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES,pH=7.0)的缓冲液洗涤菌体3次,菌体浓缩300倍,50μL分装并用于一次电转化.电转化条件:1.2kV,200Ω,25μF.1mL SOC培养基悬浮后,转至15mL聚丙烯离心管培养2h,转化效率可高达3.0×108转化子/μg,比目前为止文献报道的该菌株电转化效率高出30倍左右.实验结果还表明,转化DNA浓度与转化子数目呈线性关系.     

麦芽寡糖基海藻糖水解酶基因在巴斯德酵母中的表达及遗传稳定性

海藻糖是一种具有很多功能的非还原性二糖,在生物制品和食品等行业中具有较广泛的用途.对来自芝田硫化叶菌(Sulfolobus shibatae)B12海藻糖酶转化过程中的关键酶基因--麦芽寡糖基海藻糖水解酶(MTHase)基因进行了遗传密码子的人工改造,合成酵母偏爱密码子和修改基因遗传密码子中的A/T含量,然后将完整的MTHase基因克隆到酵母表达载体pPICZαA,筛选出重组载体并将其导入巴斯德酵母(Pichia pastoris)细胞进行重组表达以用于海藻糖的酶转化.最后获得了一株高效稳定表达MTHase的酵母菌株,分泌到表达培养基上清中的MTHase的酶活大于800U/mg(蛋白质),该重组菌株遗传稳定率达84%以上,为工业化酶法生产海藻糖奠定了一定基础.