棒状链霉菌中lat基因的突变及其对克拉维酸产量的影响

以棒状链霉菌Streptomyces clavuligerus NRRL3585的染色体为模板扩增得到1条1.77kb的lat基因片段,并将其用于构建重组质粒pKCLES。将pKCLES由E.coli ET12567接合转移至S.clavuligerus中。重组质粒pKCLES与S.clavuligerus染色体中野生型lat基因发生同源交换,从而获得了带有阿泊拉抗性的突变菌株。对S.clavuligerus NRRL3585以及lat突变菌株的基因组进行PCR验证,且测定了这2种菌株的产头酶素C的能力。结果均表明,突变菌株中的lat基因中插入了含有阿泊拉抗性的pKC1139片段而遭到了破坏。另外,以HPLC法测定了这2种菌株在不同培养时间(72h和96h)下的克拉维酸的产量,结果显示,lat突变菌株的克拉维酸产量最高能达到其原始菌株的2.3倍。     

低双乙酰啤酒酵母工程菌的构建

利用PCR技术以啤酒酵母QY的染色体为模板扩增出含有乙酰羟酸合成酶（AHAS）基因ILV2的片段，将ILV2基因的内部EcoRI片段连接到整合载体YIp5上，并在该载体的Bam HI-SalI位点插入铜抗性基因CUP1－MT1，构建了YIpCE质粒，将其转化啤酒酵母QY，所得到的转化子AHAS酶的活力比受体菌QY降低75％左右， 在发酵测试中，转化了产生双乙酰的量比原始菌株降低30％。     

啤酒酵母FLO8基因敲除对酵母发酵性能的改良

利用PCR介导基因中断技术,以pUG6为模板,设计含有与flo8基因两侧序列同源的长引物,构建带有卡那抗性基因（KanMX）中断盒,转化啤酒酵母G-03,获得一株转化菌G-03/f8。对转化菌G-03/f8和原菌G-03进行生理生化性能和摇瓶发酵性能比较。该菌株在实验室常规发酵中,生理性能、发酵性能基本上与出发菌株保持一致。当用酵母提前絮凝（PYF,premature yeast flocculation）值高的麦芽糖化后的麦汁接种发酵时,G-03/f8的絮凝性能与常规发酵下的絮凝性能基本一致,此时明显优于出发菌株G-03。G-03/f8的酒精度、发酵度等低温发酵指标与常规发酵相比有小幅度的下降,但明显高于此时G-03的各项发酵指标。相对于出发菌而言,G-03/f8对高PYF值的麦汁不敏感,能够保持较好的发酵性能,因此在高PYF值麦芽的利用上有良好的应用前景。     

Nisin抗性菌株的筛选及其抗性基因的克隆

利用乳酸链球菌肽(Nisin)抗性基因常与乳糖利用基因位于同一质粒上这一特性,在含300IU/mL Nisin和质量浓度为0.004g/100mL溴甲酚紫的选择性培养基上,从新鲜牛奶中初筛到5株Nisin抗性菌株。经脱脂乳培养基培养、革兰氏染色和镜检,初步确定为乳球菌。分别以5株抗性菌株的基因组和质粒DNA为模板,采用PCR对其Nisin抗性基因(NSR)保守序列进行了扩增,从其中3株抗性菌株(分别命名为N1、N2、N3)的质粒DNA上得到大小约400bp的目的基因产物。经16S rDNA鉴定,进一步确定3株抗性菌株均为乳酸乳球菌。分别以N1、N2、N3的质粒为模板,采用PCR扩增其全长NSR基因,均得到大小约1000bp的目的产物。将从N1得到的NSR基因全长产物与pMD-19T进行连接测序,结果显示,其与已发表序列的相似性达99%,可确定其为NSR基因,且位于抗性菌株N1的质粒上。     

乳酸菌胞外蛋白水解酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

目的：构建连接乳酸菌胞外蛋白水解酶基因的非抗性重组质粒。方法：以瑞士乳杆菌基因组DNA 为模板,克隆胞外蛋白水解酶基因,连接到以thyA 为选择压力的非抗性穿梭表达载体pW425et 上,构建重组质粒pW425et-R,转化入thyA 基因缺陷型E.coli X13 感受态细胞,SDS-PAGE 电泳检测显示该水解酶得到了表达。结果：成功构建了重组质粒pW425et-R,胞外蛋白水解酶基因在E.coli X13 中得到正确表达。结论：成功地表达了乳酸菌胞外蛋白水解酶基因,可为进一步制备具降血压功能基因工程乳酸菌提供参考。     

生物合成γ-氨基丁酸酿酒酵母谷氨酸脱羧酶基因的克隆与表达

为了提高酵母菌的γ-氨基丁酸产量,本研究以十六烷基三甲基溴化铵法(hexadecyl trimethy ammonium bromide,CTAB)提取的酿酒酵母28基因组DNA为模板,扩增得到序列长度为1 758 bp的GAD1基因,经比对与S.cerevisiae S288c的一致性达到98.58%,并设计引物扩增包括GAD1基因上游启动子及调控序列,下游终止子在内的全长基因序列,长度为3 490 bp。将全长基因序列克隆至高拷贝质粒p UG6,构建重组质粒p28。以菌株28作为出发菌株进行转化,经G418抗性筛选得到转化子,进一步经过聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)实验验证,质粒提取及酶切验证,确证得到重组子DL28。经重组质粒p28的特性研究得知,重组质粒p28具有良好的遗传稳定性,无抗性传代培养10次重组质粒不丢失。转化后进行酶活力测定,重组子DL28的谷氨酸脱羧酶(glutamic acid decarboxylase,GAD)酶活力比菌株28提高73.8%。通过以上实验结果得出结论,GAD基因高表达菌株DL28具有更高的G418抗性和GAD酶活性。     

基于Red重组系统的阴沟肠杆菌基因重组技术

目的:开发一种基于Red重组系统的E.cloacae基因重组技术。方法:将Red重组酶基因连接于表达载体形成pSC-MSC-red,将Flp重组酶基因连接于表达载体形成pSC-MSC-flp。以budA基因(编码乙酰乳酸脱羧酶)为例,构建了不同长度同源臂的抗性盒。将这些DNA片段分别转化入携带pSC-MSC-red质粒的E.cloacae进行基因重组。结果:使用同源臂长度为39和100 bp的抗性盒不能得到重组子;同源臂长度为200 bp的抗性盒可以获得重组子E.cloacae ΔbudA-773,重组效率为6.1 CFU/μg DNA;同源臂长度为500 bp时,重组效率提高到131.5 CFU/μg DNA。将表达Flp重组酶的质粒pSC-MSC-flp转化入重组菌株中传代培养成功消除了抗性标记。对重组菌株E.cloacae ΔbudA进行发酵培养实验,菌株丧失了合成乙偶姻和2,3-丁二醇的能力,表明budA基因被成功敲除。结论:本文建立了一种适用于E.cloacae的基因重组方法。     

LEU2基因敲除对工业啤酒酵母高级醇生成量的影响

通过敲除啤酒酵母中β-丙基苹果酸脱氢酶基因(LEU2),研究该基因对工业啤酒酵母高级醇特别是异戊醇生成量的影响.通过醋酸锂一步转化法,将一段两端具有LEU2摹因序列同源区,中间为遗传霉素(G418)抗性基因的DNA片段转入酵母细胞中,与LEU2基因的ORF(open reading flames)进行同源重组,利用遗传霉素抗性进行筛选.将突变株与出发菌株进行发酵实验,测定其发酵性能和高级醇的生成量.筛选获得了LEU2摹因突变的工业啤酒酵母.在支链氨基酸含量较低的培养基中进行发酵测定,突变株发酵液中高级醇含量比出发菌株降低了9.97%,其中异戊醇的含量降低了11.82%,而酒精度、发酵速度等发酵性能没有明显变化.LEU2基因敲除可降低工业啤酒酵母在支链氨基酸含量较低的培养基中高级醇特别是异戊醇的生成量.     

枯草芽孢杆菌基因的安全改良研究

为了构建能稳定表达外源基因且无抗性标记基因的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)工程菌。采用聚合酶链式反应(PCR)技术,分两段扩增定位于B.subtilis BJ3-2染色体上的谷氨酰胺酶基因(glsA)上下游基因片段作为同源臂。将同源臂及卡那霉素基因(Kan)克隆入温敏型载体pKSV7,构建了双交换载体pKUKD。并利用pKUKD质粒将kan基因定点整合入BJ3-2染色体上,通过Kan抗性筛选获得glsA敲除菌株BJ-kan。经检测BJ3-2菌株谷氨酰胺酶活力比重组菌株高3.2倍。结果显示:BJ3-2染色体上的基因可通过同源重组方式进行敲除与置换,为今后BJ3-2菌株以及野生型B.subtilis基因敲除与置换提供了更加便捷的方法。     

一次敲除BAT2同时过表达Lg-ATF1对啤酒酵母产醇酯的影响

乙酸乙酯和高级醇是啤酒中的重要风味物质,为了探究BAT2基因和Lg-ATF1基因对啤酒酵母产醇酯能力的影响,进而解决啤酒中存在的醇高酯低的问题。本研究通过酶切连接法构建重组质粒p UC-PLABBK,采用醋酸锂转化法和胞内同源重组技术,以多倍体啤酒酵母菌株S5为出发菌株,Kan MX基因作为筛选标记,最终获得过量表达Lg-ATF1基因同时敲除BAT2基因的重组菌株S5-Lg。通过啤酒发酵实验和数字PCR探究重组酵母菌株S5-Lg与出发菌株S5醇酯含量与相关基因表达量的变化。结果显示,与出发菌株相比,S5-Lg的总高级醇生成量降低9.12%,其中异丁醇和异戊醇的生成量分别降低了10.63%和9.55%,乙酸乙酯生成量提升了26.81%,BAT2基因表达量降低45.72%,Lg-ATF1基因表达量大幅提升。BAT2基因和Lg-ATF1基因可以影响啤酒酵母产生高级醇和乙酸乙酯的含量,对改善啤酒风味有重要参考意义。