德式乳杆菌保加利亚亚种thyA基因缺陷型菌株的构建

目的:获得由插入序列ISS1构建的德式乳杆菌保加利亚亚种胸腺嘧啶合成酶thy A基因缺陷型菌株。方法:利用两端带有ISS1的载体p Ghost9:ISS1,经复制型转座构建突变体,以50μg/m L脱氧胸苷、梯度浓度三甲氧苄胺嘧啶(TMP)连续富集传代培养,以添加终质量浓度50μg/m L脱氧胸苷的SA平板以及未添加脱氧胸苷的SA平板筛选thy A基因缺陷型菌株。结果:获得生物学性状稳定,回复突变率低的thy A基因插入突变株。     

构建乳酸菌thyA缺陷型菌株途径分析

构建乳酸菌的食品级表达系统是开发乳酸菌潜在应用价值的关键,筛选标记基因正向着无抗性标记基因的方向发展。从传统诱变筛选与Red同源重组构建胸腺嘧啶合成酶即thyA营养缺陷型菌株的机制出发,进一步对比分析两种方法的应用前景。     

利用组成型表达载体pMG36e电转化德式乳杆菌保加利亚亚种的研究

以典型的乳酸菌组成型表达质粒pMG36e为载体,德式乳杆菌保加利亚亚种为受体.采用电转化方法研究受体菌株的生长状态与细胞壁处理方式、质粒浓度、电转化参数、复苏培养基组成与复苏培养时间、受体菌株的限制修饰作用对电转化效率的影响,探讨电转化的最适条件,以提高电转化效率.结果表明:选择含2.5%甘氨酸的SMRS培养基培养受体细胞至对数中期,收获制成感受态细胞,在电场强度12 kV/cm、电阻200Ω、电容25μF条件下电击转化,以含20 mmol/L MgCl2、CaCl2的SMRS培养基复苏培养2 h,涂板筛选得到较高的电转化效率.特别是采用受体菌株修饰的质粒进行电转化,转化效率提高30倍以上,达到6.3×104cfu/μg DNA.本研究结果为进一步构建乳酸菌组成型高效表达系统和食品级基因工程乳酸菌株提供试验依据.     

解脂耶氏酵母URA3基因的敲除

构建了营养缺陷型解脂耶氏酵母菌株,使之用于遗传标记和高产香味物质γ-癸内酯.作者利用基因同源重组的方法敲除掉尿嘧啶合成酶关键基因URA3基因,用尿嘧啶营养缺陷型培养基(SD-URA)添加一定浓度的5-氟乳清酸(5-FOA)和尿嘧啶筛选获得转化子.实验表明:尿嘧啶营养缺陷型菌株在含有5-FOA和尿嘧啶的培养基上生长而野生型菌株不生长,从而建立了一种快速获得营养缺陷型解脂耶氏菌株的方法.     

植物乳杆菌melA基因的克隆及其作为食品级筛选标记的初步研究

以L. plantarum1.557的基因组DNA为模板,通过PCR技术成功克隆α-半乳糖苷酶基因(melA基因),与报道的melA基因序列同源性达到99%以上。再以大肠杆菌-乳酸菌穿梭表达载体pMG36e为基本骨架,将melA基因插入该载体,构建melA基因标记的穿梭表达载体pMG36e-melA。重组表达质粒pMG36e-melA经Sac I和Sph I双酶切和PCR鉴定与预期片段大小相符。结果表明已初步构建了以melA基因为食品级筛选标记的重组载体。     

棘孢曲霉β-葡萄糖苷酶的乳酸乳球菌表达

构建棘孢曲霉β-葡萄糖苷酶食品级分泌表达载体并在乳酸乳球菌MG1363(L.lactis MG1363)中实现表达。通过PCR扩增L.lactis MG1363基因组中分泌信号肽Usp45、质粒pLEB590的乳链菌肽(Nisin)抗性基因NisI和质粒pPIC9k-Abgl的棘孢曲霉β-葡萄糖苷酶基因Abgl,PCR方法连接后获得片段Usp45-Abgl-NisI,将其克隆到质粒pMD19中,CaCl2法转化到E.coli DH5α,测序鉴定后将该片段连接到大肠杆菌-乳酸菌穿梭质粒pMG36e中并转化到E.coli XL1-Blue,得重组子E.coli XL1-Blue/pMG36e-Usp45-Abgl-NisI。通过PCR方法敲除质粒pMG36e-Usp45-Abgl-NisI中红霉素抗性基因以构建食品级分泌载体pMG36N-Usp45-Abgl-NisI,将其电转到L.lactis MG1363中。转化子E.coli XL1-Blue/pMG36e-Usp45-Abgl-NisI能将β-葡萄糖苷酶分泌到胞外使七叶苷平板显色,L.lactis MG1363/pMG36N-Usp45-Abgl-NisI能在20 IU/mL Nisin上生长,经RT-PCR验证β-葡萄糖苷酶在乳酸乳球菌中实现表达。表明分泌型表达载体构建成功,为其在乳酸乳球菌中实现食品级活性表达奠定基础。     

lux基因发光乳球菌构建方法的研究

研究了构建lux基因发光乳球菌的方法。研究结果表明,利用设计和合成的低聚核苷酸引物及带有luxCDABE基因簇的质粒pSB377为模板,用PCR技术可以扩增出luxAB和luxCDABE基因片断。选作lux基因的媒介物质粒pMG36e,含有一个在革兰氏阴性、阳性菌中都能启动的复制起始点,与乳球菌启动子P32之下的多克隆位点连接,它能使lux基因成功地插入载体上,并在乳球菌中得以表达。在适宜的培养和电击条件下可以将重组质粒pMG36e-luxAB和pMG36e-luxCDABE转入乳球菌中,使普通的乳球菌变成带lux基因的发光乳球菌。lux基因发光乳球菌的理想的培养基是GMl7而不是M17。在液体培养基中培养时大质粒pMG36e-luxCDABE在无选择压力时其遗传特性不稳定,而小质粒pMG36e-luxAB具有稳定的遗传特性。     

基于原生质体法保加利亚乳杆菌电转化条件的研究

目的:研究不同因素对保加利亚乳杆菌原生质体法电转化效率的影响,通过研究电转化的最适条件,以提高电转化的效率。方法:以保加利亚乳杆菌为受体菌株,大肠杆菌-乳酸菌穿梭型质粒pMG36e为载体,通过原生质体电转化的方法研究溶菌酶浓度、质粒浓度、电转化参数、复苏培养基组成对电转化效率的影响。结果:用SMM在37℃下制备溶菌酶(30 mg/mL)对细胞进行酶解,直至通过显微镜发现约60%的原生质体形成。用1μL质量浓度为1.2μg/μL的质粒pMG36e,在电场强度7.5 kV/cm,电阻200Ω,电容25μF的条件进行电击转化,以含有0.5 mol/L蔗糖和20 mmol/L的MgCl_2、CaCl_2且无吐温80的MRS再生培养基复苏培养2.5 h,并以含红霉素的MRS平板筛选,获得1.42×10~5CFU/μgDNA的电转化效率。结论:本研究实现了保加利亚乳杆菌的高效遗传转化,并为遗传育种提供了技术支持。     

几丁质酶基因在烟草栽培品种中的表达

利用多聚酶链式反应（ＰＣＲ）对来源于一种生物杀虫剂（ｂａｃｕｌｏｖｉｒｕｓ）的几丁质酶基因进行体外扩增，并插入载体质粒ｐＲＯＫ２中，然后转化大肠杆菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ）ＸＬ１Ｂｌｕｅ。用重组质粒ｐＲＯＫ２ＤＮＡ转化植物转基因载体——土壤农杆菌（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉａｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ）ＬＢＡ４４０４菌株。借助于土壤农杆菌侵染烟草叶圆片，将目的基因导入。通过组织培养诱导生芽和生根，获得烟草再生植株。利用含卡那霉素的培养基对再生烟株进行初步筛选。进一步ＰＣＲ和Ｗｅｓｔｅｒｎ印迹检测结果表明：转基因烟草中有几丁质酶基因和蛋白的表达。初步检测结果表明：转基因烟草具有较高的几丁质酶活性。     

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。     

米曲霉3.042尿苷/尿嘧啶营养缺陷型遗传转化体系的构建

米曲霉对潮霉素等多种抗生素不敏感,对其基因改造有一定困难。该研究以米曲霉3.042为出发菌株,建立pyrG筛选标记遗传转化体系。首先,分别运用紫外诱变法和左右臂同源重组法破坏米曲霉自身的pyrG基因,在含有5-氟乳清酸和尿苷/尿嘧啶的培养基平板进行筛选,最终两种方法分别获得性状稳定的尿苷/尿嘧啶营养缺陷型突变株米曲霉O11和米曲霉g-1。随后以缺陷型突变株为出发菌株,利用农杆菌转化法转入包含pyrG回补标记的质粒,其中米曲霉g-1突变株获得原养型的回补菌株,紫外诱变法获得的缺陷型突变菌株米曲霉O11未能恢复为原养型。研究表明米曲霉3.042 pyrG基因大片段缺失的缺陷型菌株,可直接以自身pyrG基因作为选择标记进行遗传改造。     

电转化方法将外源性质粒导入干酪乳杆菌的研究

以pMG36e,pMG36c和已消除内源性质粒的干酪乳杆茵(L.case/Zhang)材料,在不同参数下进行电转化实验并建立最佳实验条件.结果表明:最佳电转化电压为1.5 kV,时间为2.0 ms.pMG36c转化不同对数生长期L.case/Zhang时,发现转化对数生长中期菌体获得的转化子数最高,而转化效率不是最高;转化生长初期获得的转化子数为4.04x106mL-1,电转化效率为89.78%;后期则为1.6x107mL-1和4.0%.磷酸纳作电击缓冲液获得的转化子数高于体积分数为10%甘油获得的转化子数.复苏培养基甘氨酸质量分数为0.5%时得到的转化子数最高,转化效率为35.56%;当甘氨酸质量分数增加到1%时得到的转化子数和转化效率分别下降到5.6x106mL-1和6.22%.甘氨酸质量分数为2%时得到的转化子数和转化效率更低;不同质粒转化L case Zhang时,pMG36c转化获得的转化子数高于pMG36e转化子数.选择pMG36e转化L.case Zhang的转化子为模板,通过PCR反应已证实转化试验的可靠性.本研究为外源基因电转化干酪乳酸菌提供了可靠的参考依据.     

里氏木霉RL-P37尿嘧啶营养缺陷型菌株的构建

里氏木霉（Trichoderma reesei） RL-P37作为纤维素酶高产菌,被广泛地应用在工业蛋白的生产过程.从基因水平对工业菌株进行分子改造已经成为提升工业菌株生产性状的重要手段.因此,亟需构建适用于基因敲除以及外源蛋白表达的营养缺陷型菌株,特别是可用于基因无痕敲除的尿嘧啶营养缺陷型菌株.本研究以潮霉素为标记,成功构建了里氏木霉RL-P37尿嘧啶营养缺陷型菌株,并得到Southern验证.该菌株在含有1.5 mg/mL 5-氟乳清酸、2 mg/mL尿苷的MM培养基中可以正常生长,并且在不含有尿苷的MM培养基上不能生长.此外,利用粗糙脉孢菌（Neurospora crassa）的pyr4基因对该突变体进行了回补.里氏木霉RL-P37尿嘧啶营养缺陷型菌株的构建为该菌纤维素酶表达和分泌的机理研究以及后续产酶性能分子改造奠定了物质基础.     

乳酸乳球菌高效电转化的方法

以质粒pMG36e和pNZ8148为材料,对乳酸乳球ATCC19435的电转化条件进行了优化研究.实验结果表明,乳酸乳球菌的最佳电转化条件为对数生长中后期的细胞,电场强度12 kV/cm,质粒浓度0.1～1 mg/L,复苏时间2 h,此时质粒pMG36e和pNZ8148时供试菌株的电转化效率分别为1.95x105μg-1和2.18x105μg-1,比优化前电转化效率均提高10倍以上.本研究为外源基因电转化乳酸乳球菌提供了可靠的试验参数依据.     

耐盐性谷氨酰胺酶在Bacillus subtilis 168中的整合表达

微生物质粒过表达外源基因,会由于质粒分离稳定性低、种子培养基中需添加抗生素等原因,限制其在工业生产中的应用。为了得到一株可用于工业生产谷氨酰胺酶的菌株,选择食品安全级Bacillus subtilis 168作为宿主,将来源于Micrococcus luteus K-3的编码耐高浓度盐的谷氨酰胺酶基因(Mglu)插入到其染色体上进行整合表达。选择了2个内源性蛋白酶基因作为整合表达位点,通过lox序列的重组消除抗性基因,得到无抗性基因的重组谷氨酰胺酶表达菌株。遗传稳定性研究表明,在不添加抗生素的条件下,通过连续传代重组菌株并测定发酵酶活,发现重组菌株连续传42代时,酶活基本不变。随后,采用5 L发酵罐对重组菌株进行分批补料发酵,最高酶活达到了41.5 U/mL。本研究对提高谷氨酰胺酶重组菌株遗传稳定性提供了借鉴。     

耐酸与酸敏酒酒球菌环丙烷脂肪酸合酶基因的差异

目的:研究筛选得到的野生耐酸与酸敏酒酒球菌环丙烷脂肪酸基因(cfa)的差异,探索酒酒球菌环丙烷脂肪酸基因与酒酒球菌耐酸性的相关性。方法:35株野生酒酒球菌中,利用酸胁迫环境筛选耐酸能力最强的菌株,并与野生酸敏菌SX-1b及实验室离子注入诱变的耐酸、酸敏突变菌a3、b2共同进行环丙烷脂肪酸基因cfa的克隆、测序和比对;选择存在氨基酸突变的野生耐酸酒酒球菌及野生酸敏菌株的cfa基因在植物乳杆菌ATCC33222中进行外源表达,从而验证耐酸菌株cfa基因与耐酸能力的相关性。结果:(1)筛选出野生型耐酸酒酒球菌CS-7b和ME-5b,确定其耐酸生长极限为p H 2.6;(2)对野生菌与诱变菌的cfa基因进行测序比对发现,耐酸菌株的野生型和诱变型的序列相同,较酒酒球菌PSU-1发生3处碱基突变,而酸敏菌野生型、诱变型的序列则与酒酒球菌PSU-1一致;(3)将SX-1b与CS-7b的cfa基因在植物乳杆菌中表达,构建重组载体pMG36ecfa1和pMG36e-cfa2,并得到对应重组菌L1和L2;(4)在pH 3.6培养基中培养,重组菌L1和L2的生长情况明显优于含空载体的植物乳杆菌L0,且L2的生长优于L1。而在p H 3.4培养基中培养,L0没有生长迹象,只有重组菌L1和L2正常生长,cfa基因的导入突破了植物乳杆菌宿主菌的生长极限。结论:酒酒球菌cfa基因及基因间存在的稳定差异与菌株耐酸表型具有一定相关性。     

黑曲霉高效敲除体系构建及tpsA基因的敲除

为完善高效的黑曲霉工程菌10142基因敲除体系,提高其基因敲除效率,构建含有致死基因单纯疱疹病毒胸苷激酶(herpes simplex virus thymidine kinase,HSVtk)的基因敲除质粒,通过农杆菌介导的黑曲霉转化(Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation,ATMT)法,使致死基因随机插入黑曲霉基因组,其阳性转化子在添加10μmol/L的5-氟脱氧尿苷的培养基上无法生长,从而得到致死基因随机插入转化子的"反向筛选"方法。利用该方法对黑曲霉海藻糖-6-磷酸合成酶进行基因敲除,结果表明阳性转子占总转化子的比例为63%。成功构建高效黑曲霉基因敲除体系。     

嗜热链球菌胸苷酸合成酶基因的克隆与序列分析

本研究以嗜热链球菌(S．thermophilus)染色体DNA为模板,利用PCR技术扩增出胸苷酸合成酶(thymidylate synthase,thyA)基因,将其克隆入T载体中,转化DH5α,筛选阳性克隆,提取质粒,进行酶切鉴定,PCR扩增鉴定,进行测序,与已知序列进行同源性比较,结果表明成功克隆了thyA基因,全长900bp,与国外报道的S．thermophilus ATCC19258 thyA基因同源性达99．9%。这为构建以thyA基因为选择压力的非抗生素抗性载体提供了理论依据。     

耐热β-半乳糖苷酶基因bgaB在枯草芽孢杆菌中的整合表达

来源于嗜热脂肪芽胞杆菌Bacillusstearothermophilus的耐热β 半乳糖苷酶基因bgaB被克隆到大肠杆菌-枯草芽胞杆菌穿梭质粒pMA5中,然后将外源基因及其表达调控序列亚克隆到枯草芽胞杆菌整合载体pSAS144中,转化Bacillussubtilis受体菌BD170,在5μg/mL的氯霉素抗性平板上筛选抗性转化子.经摇瓶发酵后,得到耐热乳糖酶的比酶活为0.32U/mg,是出发菌株比酶活的2倍.     

稳定高效表达木糖还原酶基因工业酿酒酵母的构建及木糖醇发酵的初步研究

将树干毕赤氏酵母(Pichia stipitis)木糖还原酶基因XYL1连接到适用于酿酒酵母工业菌株的多拷贝整合载体pYMIKP中,构建得到表达质粒pYMIKP-XYL1,转化酿酒酵母工业菌株Saccharomyces cerevisiae6508。在G418平板上筛选转化子,得到含高拷贝木糖还原酶基因的酿酒酵母重组菌株XGH2,,该菌株的木糖还原酶比活力为0.8 U/mg(蛋白),比出发菌株提高了80倍以上,表明外源基因在工业菌株中实现了高效表达。摇瓶发酵结果显示,重组菌株XGH2木糖消耗为27.9 g/L,木糖消耗率为51%;木糖醇产量为30.2 g/L,木糖醇的转化率大于1.0 g/g木糖。