米曲霉pyrG 基因克隆及其同源转化系统的建立

建立以乳清酸核苷-5＇- 磷酸脱羧酶基因(pyrG)为选择标志,以米曲霉为宿主菌的同源转化系统。以米曲霉基因组为模板,通过PCR 扩增获得pyrG 基因,将该片段与表达载体pMD18-T 相连,转化大肠杆菌DH 5α,经蓝白斑筛选、PCR 快速筛选、酶切和测序验证,获得重组质粒pMD-pyrG,完成pyrG 基因的克隆。序列分析表明该基因与米曲霉KBN616 的pyrG 基因编码序列的同源性为99.9%,两者经推导的氨基酸的同源性为99.6%。以米曲霉 pyrG 营养缺陷株为受体菌,通过PEG/CaCl2 诱导的原生质体转化方法,将重组质粒导入该受体菌,使米曲霉pyrG 缺陷株发生基因转化,成为pyrG+,由此成功建立了以pyrG 为筛选标记基因、同型米曲霉pyrG 基因缺陷株为受体菌的基因转化系统。     

葡萄糖氧化酶在无孢黑曲霉中的重组表达及酶学性质

针对目前食品级葡萄糖氧化酶的工业生产产量不高,选择黑曲霉CBS513.88的葡萄糖氧化酶基因goxC,通过密码子优化、信号肽替换对其编码区进行改造,并利用强启动子PglaA、杂合启动子Pna2/tpi及营养缺陷标记pyrG构建表达载体,旨在构建高活力的葡萄糖氧化酶表达工业菌株。goxC表达载体转化低蛋白背景的黑曲霉SH2原生质体后,经营养缺陷标记pyrG筛选获得重组菌株,邻联茴香胺显色和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰氨凝胶电泳结果显示,在SH2宿主中成功表达葡萄糖氧化酶,蛋白质大小约为80 kDa。500 mL摇瓶发酵在第7天时酶活力可达563.8 U/mL;50 L发酵罐发酵在179 h时酶活力最高,达到1 128 U/mL,相比摇瓶发酵提高了1倍多,在目前曲霉表达系统的相关表达研究中,本研究葡萄糖氧化酶表达量已达到较高的水平。酶学性质研究发现,重组葡萄糖氧化酶最适pH值为5.5,最适温度为45℃。综上所述,本研究成功实现了葡萄糖氧化酶在黑曲霉中的高效重组表达。     

橙色红曲菌乳清苷-5'-磷酸脱羧酶基因的克隆

根据已报道的真菌乳清苷-5-磷酸脱羧酶(pyrG)氨基酸序列,采用CODEHOP策略设计简并引物,从橙色红曲菌(Monascus aurantiacus)的基因组DNA中克隆得到pyrG基因片段.然后运用PCR法筛选橙色红曲菌Fosmid文库,获得了pyrG基因全长(GenBank登录号:GU723506).经过blastx比较发现,橙色红曲菌pyrG基因与Aspergillusflaw NRRL3357的氨基酸序列同源性最高,达到81%.该基因能够作为筛选标记应用于橙色红曲菌同源转化系统.     

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。     

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O...     

黑曲霉SH-2基因组中注释的7个α-葡萄糖苷酶基因的鉴定与表达分析

已公布的黑曲霉CBS513.88基因组中注释了7个α-葡萄糖苷酶基因信息,但其中主要高活性基因一直未报道。本文通过同源重组构建了黑曲霉SH-2菌株7个α-葡萄糖苷酶基因的系列多重敲除株。α-葡萄糖苷酶活性测定结果显示仅agdB敲除株的酶活相较于野生株SH-2降低36%,而其余多重敲除株菌株酶活影响较小。以敲除糖化酶、淀粉酶背景的黑曲霉SH-2-3菌株为宿主,分别敲除和过量表达基因agdB及与已报道的黑曲霉α-葡萄糖苷酶基因序列相似度最高的基因agdA,结果显示agdB敲除株生长速度在不含葡萄糖的培养条件下最慢,并随着葡萄糖添加量增加;agdB过量表达株酶活提高到野生型的10倍。本研究结果说明目前黑曲霉SH-2基因组中所注释的7个α-葡萄糖苷酶基因中仅agdB为主要高活性α-葡萄糖苷酶基因（占总体酶活36%）,黑曲霉SH-2中α-葡萄糖苷酶基因仍需进一步探索。     

基于CRISPR/Cas9系统的金针菇基因组编辑载体构建

采用高效基因编辑系统CRISPR/Cas9,构建金针菇基因Mads-8敲除载体及转化体系。以转录组数据为依据,通过分析基因Mads-8序列信息,选择高效的靶位点序列,同时加入筛选标记基因hph构建过渡载体sgRNA-T,通过菌落PCR鉴定和测序来验证靶位点序列是否正确插入。以表达载体pg Fvs-cas9为框架,酶切连接后构建重组敲除载体pg Fvs-Cas9-gRNA,PCR和酶切鉴定敲除载体。再以PEG介导的金针菇原生质体转化表达载体,在潮霉素抗性平板上筛选拟转化子,以拟转化子基因组DNA为模板扩增Cas9基因。结果显示,靶位点序列成功插入敲除载体且序列正确,重组质粒成功转化进金针菇的基因组。对金针菇基因组敲除载体的构建,为后续金针菇相关基因的功能验证及育种研究提供载体材料及理论依据。      

一种谷氨酸棒杆菌基因无痕敲除载体的构建及应用

以谷氨酸棒杆菌（Corynebacteriumglutamicum）23604编码赖氨酸胞内转运蛋白基因lysP为敲除对象,利用重叠PCR技术将 lysP基因的上下游同源臂融合,并构建了由木糖启动子Pxyl和毒素蛋白基因mazF组成的筛选盒,同时无缝克隆连接至带有卡那霉素抗性基因的pTOPO载体中,经电转化及两次同源单交换筛选,实现lysP基因的无痕敲除。 结果表明,经过卡那霉素抗性筛选、木糖二次筛选及基因组PCR鉴定后,成功获得lysP基因缺失菌株C.glutamicum23604ΔlysP;发酵后C.glutamicum23604ΔlysP赖氨酸产量较对照菌株产量提高了10.8%。该实验以大肠杆菌毒素蛋白基因mazF作为反向筛选标记的敲除载体,实现谷氨酸棒杆菌lysP的高效敲除; lysP基因的敲除使得赖氨酸不能进入胞内而在胞外积累,从而达到增产赖氨酸的目的。     

高产高纯度脯氨酰内肽酶黑曲霉工程菌的构建

利用基因工程技术,构建过表达黑曲霉来源带有自身信号肽的脯氨酰内肽酶黑曲霉重组菌株TH2-protAS和过表达以黑曲霉内源高效分泌的葡糖淀粉酶信号肽以及α-淀粉酶信号肽代替自身信号肽的脯氨酰内肽酶黑曲霉重组菌株TH2-SglaA-protA和TH2-SamyA-protA。SDS-PAGE结果显示,脯氨酰内肽酶在重组菌株中分泌表达,但是存在不同程度的糖基化。酶活检测结果表明,重组菌株TH2-protAS、TH2-SglaA-protA和TH2-SamyA-protA的最高酶活分别为1.70、2.19、1.91 U/mL。在重组菌株TH2-SglaA-protA的基础上,利用基因敲除技术,敲除了主要的背景蛋白酸稳定的α-淀粉酶,结合发酵条件优化,获得了高纯度的脯氨酰内肽酶。综合上述结果可得出结论:可在黑曲霉中同源高效分泌表达脯氨酰内肽酶;glaA信号肽和amyA信号肽明显增加黑曲霉中脯氨酰内肽酶的分泌表达量,且glaA信号肽的效果优于amyA信号肽;将基因敲除和发酵调控相结合,可以有效去除分泌的背景蛋白,获得高产高纯度脯氨酰内肽酶的菌株,该重组菌株具有明确的工业应用潜力。     

新型脂肪酶基因的克隆与表达

目的 通过同源比对筛选黑曲霉中新型活性脂肪酶.方法 抽提黑曲霉基因组,依据从烟曲霉中获得的高活性脂肪酶基因序列,NCBI网站序列比对后搜索到与烟曲霉af1-1同源性较高的黑曲霉脂肪酶基因序列an1-1,设计引物进行PCR扩增,产物胶回收后连接至PMD 18T载体,测序验证正确后将目的序列连接至表达载体PET28a,转化Escherichia coli BL21 (DE3)中表达和测定活性.结果 克隆了一种来源于黑曲霉新型脂肪酶基因an1-1,15℃表达条件下主要为可溶性表达,对C4底物(对硝基苯酚丁酸酯)活性达2365 U/L.结论 同源序列比对能有效提高筛选效率,并从黑曲霉中筛选到一种新的脂肪酶基因,在大肠杆菌中可高表达并具有生物学活性.     

亮氨酸氨肽酶LapA在无孢黑曲霉中的重组表达优化及酶学性质

针对目前国产食品级亮氨酸氨肽酶的工业生产产量不高的现状,将米曲霉、黑曲霉和酱油曲霉的5 个亮氨酸氨肽酶基因（lapA、lap1O、lap2、lap1S、lap1N）在低蛋白背景的无孢黑曲霉HL-1中进行重组表达,通过信号肽替换对其编码区进行改造,利用杂合启动子PnaII及营养缺陷标记pyrG构建表达载体,并基于规律间隔成簇短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR）/Cas9工具设计亮氨酸氨肽酶的基因组定点整合策略,获得高活力的亮氨酸氨肽酶表达菌株,重组菌株LapA-C的亮氨酸氨肽酶活力达到11 701.2 U/mL,比未利用CRISPR工具的LapA-T重组表达菌株的酶活力（2 476.0 U/mL）提高了约3.7 倍。此外,通过融合6×His标签实现了重组亮氨酸氨肽酶LapA的纯化,并对其进行了酶学性质研究：蛋白质大小约为35.0 kDa,重组亮氨酸氨肽酶LapA最适pH值为8.5,最适温度为65 ℃。综上所述,本研究基于CRISPR策略成功实现了亮氨酸氨肽酶在黑曲霉中的高效重组表达。     

米曲霉RIB40高效同源重组和尿苷/尿嘧啶营养缺陷型菌株的构建

目的:以米曲霉RIB40为出发菌株，构建具有高同源重组效率的营养缺陷型菌株。方法:首先通过同源重组技术和5-氟乳清酸（5-Fluoroorotic Acid，5-FOA）对尿苷/尿嘧啶营养缺陷的筛选作用，获得AopyrG基因缺失的米曲霉RIB40。然后利用烟曲霉AfpyrG基因替换Aoku70得到?Aoku70敲除菌株，再通过5-FOA的筛选作用使得?Aoku70菌株基因组发生自身环化，丢失AfpyrG基因。最后为了检验?Aoku70?AopyrG菌株的可用性，将编码红色荧光蛋白的mCherry基因敲入至双突变菌株的组蛋白H2B基因上，并通过激光共聚焦显微镜观察红色荧光蛋白质的亚细胞定位。结果:通过AopyrG和Aoku70的双基因敲除，获得了高同源重组效率的营养缺陷型菌株?Aoku70?AopyrG。用激光共聚焦观察到红色荧光蛋白定位于细胞核，表明?Aoku70?AopyrG菌株可用于米曲霉的基因改造。结论:?Aoku70?AopyrG菌株可作为一个高同源重组效率的营养缺陷型出发菌株用于今后米曲霉RIB40的遗传改良。     

Construction of an autonomously replicating plasmid in n-alkane-assimilating yeast, Candida tropicalis

A transformation system using the autonomously replicating plasmid in the n-alkane-assimilating and asporogenic diploid yeast, Candida tropicalis, was developed. For the cloning of a DNA fragment containing a potential autonomously replicating sequence (ARS) from the genomic DNA of C. tropicalis, the ura3 mutant obtained using ethylmethane sulfonate as the host and the URA3 gene amplified by PCR using the C. tropicalis genomic DNA as a selectable marker were prepared. Comparison of ARSs among yeasts revealed that the consensus sequence found in S. cerevisiae was also present in C. tropicalis. The autonomously replicating plasmid containing the putative ARS as the shuttle vector, capable of replicating in both E. coli and C. tropicalis, was first constructed. The transformation system using this plasmid, in addition to the integrative transformation system, will be applicable to genetic studies of C. tropicalis.     

High efficiency transformation of Penicillium nalgiovense with integrative and autonomously replicating plasmids

Penicillium nalgiovense is a filamentous fungus that is acquiring increasing biotechnological importance in the food industry due to its widespread use as starter culture for cured and fermented meat products. Strains of P. nalgiovense can be improved by genetic modification to remove the production of penicillin and other potentially hazardous secondary metabolites, to improve its capacity to control the growth of undesirable fungi and bacteria on the meat product, and other factors that contribute to the ripening of the product in order to get safer and better quality foods. Genetic manipulation of P. nalgiovense has been limited by the lack of molecular genetics tools that were available for this fungus, particularly for "self-cloning" avoiding the use of exogenous DNAs. In this article we describe a series of vectors, selectable markers and transformation methods that can be used for efficient transformation of P. nalgiovense, gene cloning and expression. A uridine auxotrophic P. nalgiovense mutant with an inactive pyrG gene has been isolated. The P. nalgiovense wild-type pyrG gene was cloned and sequenced, and vectors carrying the gene were shown to complement the pyrG mutant. Autonomously replicating plasmids carrying the AMA1 region from Aspergillus nidulans transformed P. nalgiovense very efficiently; these plasmids were shown to be maintained as stable extrachromosomal elements in P. nalgiovense and could be rescued in Escherichia coli. The mitotic stability of self-replicative AMA1 plasmids in P. nalgiovense was higher than that reported for Penicillium chrysogenum.     

植物乳杆菌及其近缘种部分看家基因的系统发育分析

本文研究了16S rRNA基因、pheS和pyr G部分基因序列对Lactobacillus plantarum(L.plantarum)及其近缘种的区分能力,采用分离自酸面团、酸牛奶和泡菜中的10株L.plantarum为研究对象,以其看家基因pheS和pyr G部分基因序列作为分子标记,结合已上传至Gene Bank的近缘种的相应序列构建系统发育树并与以16S rRNA基因构建的系统发育树进行比较。结果表明:基于16S rRNA基因序列不能区分L.plantarum及其近缘种,而看家基因pheS和pyr G部分基因序列能够很好的区分植物乳杆菌种及其近缘种,其中,pheS在植物乳杆菌种内分型时相较于pyr G基因效果更好,以及将pheS和pyr G部分基因序列串联使用后,试验菌株与参考菌株的分类关系更加明晰,因此,联合基因(pheS-pyr G)可作为16S rRNA基因的辅助工具用于L.plantarum及近缘种和植物乳杆菌种内分型的快速分类鉴定。     

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.     

VEGF基因油体表达系统构建及对拟南芥的遗传转化

为研究油体系统在植物中表达外源蛋白的优势,以油菜总DNA 为模板,通过PCR 得到油菜油体(Ycoil)及启动子序列(Ycprm)。同时,将多对合成的寡核苷酸链,通过PCR 方法拼接得到血管内皮生长因子全长基因(VEGF)。以此为基础,构建Ycoil、Ycprm、VEGF 融合表达载体p1390Ycprm-Ycoil-VEGF。将重组质粒转入农杆 菌GV3101,并用花浸染法对拟南芥进行浸染。在含潮霉素(20mg/L)的1/2MS 培养基上筛选转基因拟南芥种子(T0),获得了T1 代抗性植株,通过PCR 检测、SDS-PAGE 检测和Western blotting 检测,结果表明油菜油体及血管内皮生长因子的融合基因已经转入拟南芥中,并成功得到表达,转化率约为0.1%。     

Development of a genetic transformation system using new selectable markers for fission yeast Schizosaccharomyces pombe

We describe the development of a new transformation system, using multiple auxotrophic marker genes, for the fission yeast Schizosaccharomyces pombe. We developed three new auxotrophic marker genes (arg12(+), tyr1(+) and ade7(+)) and generated a new host strain, YF043, by Cre-loxP-mediated gene disruption. YF043 possessed six mutated biosynthetic genes (leu1-32, ura4-M190T, arg12::loxP, tyr1::loxP, ade7::loxP and his2::loxP). The combination of this host strain and the new selectable markers can be used for gene disruption using the same preexisting transformation systems. In addition, Sz. pombe vectors were constructed, containing selectable marker genes that complement the auxotrophies of YF043. These new vectors are available for gene disruption and heterologous protein expression in strain YF043. The new Sz. pombe host strain will be a useful tool for molecular genetic studies of Sz. pombe where multiple recombinant modifications or multiple mutations are needed.