不同来源的苏云金芽孢杆菌aiiA基因表达及其抗病性分析

苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)aiiA基因所编码的AiiA蛋白是一种内酯酶,可以降解N-乙酰高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactones,AHLs),从而减弱致病菌产生的危害.本研究克隆了6株不同来源的苏云金芽孢杆菌aiiA基因,并对来自于苔藓(LLB15)和土壤(LLS9)的BtaiiA基因进行了生物信息学分析.结果表明,AiiA-B15分子量为27.97×103,等电点为4.59;AiiA-S9分子量为28.14×103,等电点为4.32,两者都是亲水性蛋白.AiiA蛋白具有很高的保守性,AiiA-B15和AiiA-S9同源性为90%.进化树结果表明,AiiA-B15与Bacillus thuringiensis subsp.kyushuensis进化距离最近,AiiA-S9与Bacillus cereus进化距离最近.将aiiA-B15基因克隆到pGEX-4T-3表达载体中,构建重组质粒pGEXaiiA-B15,IPTG诱导后可大量表达融合蛋白.对表达的条件进行优化.结果表明,0.6mmol/LIPTG,30℃下诱导3h为最佳诱导条件.致病性检测表明,该融合蛋白对胡萝卜欧文氏软腐病菌具有较强的抗病作用.

苏云金芽孢杆菌aiiA基因载体构建及石斛兰转化

细菌性软腐病是石斛兰及其它兰花栽培和生产中的一大危害。苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)中含有aiiA基因,该基因转入一些植物可赋予植物表现出软腐病抗性。从Bt菌中克隆出aiiA基因,并装载入植物表达载体pCAMBIA1301,构建出可用于转入石斛兰的pSAN载体;首次利用根癌农杆菌EHA105将pSAN载体转入石斛兰,并获得潮霉素抗性苗。这些抗性苗经GUS组织化学染色和PCR检测证实为转基因苗,这将为获得具有软腐病抗性的石斛兰品种打下基础。

带cry3 Aa启动子的aiiA基因在苏云金芽胞杆菌中的表达

N 乙酰高丝氨酸内酯 (N acyl homoserinelactones,AHLs) ,是一类数量感知 (Quorum sensing)系统中的信号分子 ,它参与诱导调控许多植物病原菌致病基因的表达。苏云金芽胞杆菌的AiiA蛋白能降解这类AHLs分子 ,进而可减弱病原菌致病基因表达产生的病害。苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因cry3Aa的启动子是一种不依赖芽胞形成的启动子 ,它相对于其它cry类基因的启动子有启动基因转录时间早 ,转录时间长的优点。通过重叠延伸PCR ,用杀虫晶体蛋白基因cry3Aa启动子替换编码AiiA蛋白的基因aiiA自身的启动子 ,构建了融合基因pro3A aiiA。将融合基因装入穿梭载体pHT3 0 4的BamHI SphI位点 ,得到重组质粒pBMB686并转化苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171,重组菌株BMB686的AiiA蛋白表达量在各个生长时期均高于对照菌株 。

含苏云金芽孢杆菌aiiA基因的重组荧光假单胞菌的构建及对软腐病的抗病活性

aiiA基因编码的AiiA蛋白能降解细菌群体感应系统中的信号分子N_酰基高丝氨酸内酯AHLs,从而减弱致病菌对植物的危害。本文将aiiA基因转入到植物根际促生细菌荧光假单胞菌P303中,构建成防治植物细菌和真菌病害的工程菌P303-ss10。通过PCR和RT-PCR鉴定,均获得0.8 kb的目的片断,表明aiiA基因已经导入P303中。室内平板抑菌试验表明,该工程菌保留了出发菌株对多种植物病原真菌的抑制作用;室内离体试验表明该工程菌对马铃薯软腐病和大白菜软腐病都有一定的抑制作用。

苏云金芽孢杆菌aiiA基因的克隆及植物表达载体构建

N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactones,AHLs)是革兰氏阴性细菌致病过程中的关键信号分子,芽孢杆菌中广泛存在的aiiA基因编码AHL-Lactonase能够水解信号分子AHLs。利用PCR方法从苏云金芽孢杆菌中克隆了aiiA基因,序列分析表明该基因由753个碱基组成,编码含有250个氨基酸残基的蛋白质,核苷酸序列与已报道aiiA的同源性为89%～97%。将该基因连接到植物表达载体pCAMBIA1301中,成功构建了aiiA基因的植物表达载体pCAM-aiiA,为进一步通过转基因技术研究该基因的功能奠定了基础。

aiiA基因在植物软腐病研究中的应用进展

N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactones,AHLs)是一类广泛存在于许多革兰氏阴性细菌群体感应系统中的信号分子,又称作自体诱导物(Autoinducer,AI)。aiiA基因编码的AiiA蛋白能降解细菌产生的AHLs信号分子,干扰该信号分子参与细菌群体感应的调控过程,抑制多种植物病原菌致病基因的诱导表达,从而减轻或消除病原菌的致病性。本文介绍了aiiA基因、AiiA蛋白的研究情况,以及aiiA基因在抗软腐病工程菌和转基因植物研究上的应用现状,并提出了提高植物抗软腐病的研究方向。

苏云金芽胞杆菌中aiiA基因密码子偏好性分析

aiiA基因指导表达的AiiA蛋白是一类能水解细菌群体感应信号分子内酯键的内酯酶。本研究使用CodonW、CUSP和CHIPS等相关程序对苏云金芽胞杆菌中aiiA基因的密码子使用情况进行分析,比较了aiiA基因与大肠杆菌、苏云金芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌以及毕赤酵母的密码子偏好性。结果表明,aiiA基因偏好使用以A、T结尾的密码子;aiiA基因的密码子用法与大肠杆菌、苏云金芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌和毕赤酵母的基因组密码子用法都有不同程度的偏好差异,其中与毕赤酵母的密码子用法差异最大;比较了aiiA基因分别以苏云金芽胞杆菌、大肠杆菌、枯草芽胞杆菌及毕赤酵母为宿主时密码子使用频率,发现都含有不同程度的低频密码子聚集现象,如果要在上述几种表达系统中实现aiiA基因的高效表达则需对aiiA基因的部分密码子进行优化改造。

苏云金芽孢杆菌aiiA基因的克隆与结构分析

分别克隆了叶片、苔藓和土壤中分离的Bacillus thuringiensis的aiiA基因,并对其编码的蛋白AiiA-P28、AiiA-B19和AiiA-S2进行了理化特征分析、进化树分析和空间结构的研究.结果表明AiiA-P28、AiiA-B19和AiiA-S2分子质量均为28 ku;等电点分别为4.77、4.77、4.93;三者均为亲水性蛋白,具有很高的同源性.进化树分析结果表明叶片中分离的AiiA-P28与苔藓中分离的AiiA-B19进化距离较近,而土壤中分离的AiiA-S2则与它们的进化距离较远.三维结构分析表明,AiiA蛋白具有典型的αβ/βα折叠的空间结构.

aiiA基因原核表达载体的构建与表达

【目的】构建aiiA基因的原核表达载体,并进行诱导表达,检测aiiA蛋白的抗病性,为进一步通过转基因技术培育转aiiA基因植株奠定基础。【方法】从pMDTM19-T Vector+aiiA质粒中酶切获得aiiA基因,将其与pGEX-4T-1表达载体连接构建重组原核表达载体pGEX-4T-1+aiiA,经双酶切及测序鉴定后,进行诱导表达,并对表达产物的功能进行鉴定。【结果】双酶切与PCR检测结果表明,重组原核表达载体pGEX-4T-1+aiiA构建成功。表达条件优化结果表明,在25℃下用0.2mmol/L IPTG诱导9h,aiiA蛋白的表达量最高。aiiA重组蛋白抑菌试验结果表明,其能够降解细菌的AHLs信号分子,猝灭细菌的群体感应,明显减弱病菌的致病力。转aiiA基因尾巨桉抗性检测结果表明,转基因植株抗性明显增强,表现为发病时间延迟,病情指数降低,评价为中等抗病水平。【结论】成功构建了aiiA基因原核表达载体,其诱导表达产物能猝灭细菌的群体感应,明显减弱病菌的致病力。

含P43启动子aiiA基因重组枯草芽孢杆菌的构建与表达

细菌群体可以通过响应N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactones, AHLs)激活某些致病基因的表达,而芽胞杆菌可以表达AiiA(Autoinducer inactivation)蛋白降解病原菌的AHLs从而减低损害。为构建外源高效表达AiiA蛋白的工程菌,利用AiiA蛋白降解AHLs分子来防治细菌性植物病害,通过搭桥PCR扩增P43-aiiA联合片段,连接pHY300PLK载体,构建P43-aiiA-C11枯草芽孢杆菌菌株,验证其AiiA酶活。结果成功克隆得到P43-aiiA片段,经鉴定P43-aiiA-pHY300PLK成功转入C11菌株,通过AiiA活性检测,野生菌株组指示菌全部变蓝,3个平行实验组的蓝色指示菌至条状培养基中间变浅,至下端全部为白色菌落,说明实验所构建的P43-aiiA-C11菌株具有高于野生型C11菌株的淬灭酶活性,能明显降解信号分子。与野生型菌株相比,构建菌株P43-aiiA-C11表达产物具有显著降解AHLs的能力,研究结果为推动植物病害防治提供了重要理论基础。

苏云金芽胞杆菌抗软腐病aiiA基因转花魔芋研究

采用农杆菌介导的遗传转化方法,将来自苏云金芽胞杆菌经密码子优化的人工合成酰基高丝氨酸环内酯酶aiiA基因导入花魔芋,以提高魔芋抗软腐病的能力。以花魔芋的茎为外植体,通过与含有植物双元表达载体pU1301的农杆菌EHA105共培养,将aiiA基因导入魔芋基因组。经过潮霉素两次筛选,得到9块独立的抗性愈伤组织,经分化,生根,移入温室盆栽成活的抗性再生苗34株。对不同抗性愈伤来源的T0代再生苗进行PCR检测得到的阳性植株比例为62.7%,斑点杂交进一步确认外源aiiA基因已成功地整合到魔芋基因组中。Western杂交显示,aiiA基因在魔芋植株中能正常表达,其最高表达量占魔芋叶片总可溶蛋白的0.02%～0.06%。酰基高丝氨酸环内酯酶活性检测表明转基因魔芋叶片的蛋白可以降解酰基高丝氨酸环内酯信号分子。

利用aiiA基因筛选抗烟草青枯病生防菌株及其鉴定

为了有效筛选出对作物青枯病具有防治效果的生防细菌,本研究采用群体感应淬灭基因aiiA的简并引物进行PCR扩增与室内盆栽防治效果测定相结合的方法进行生防细菌的筛选,并通过传统的细菌学鉴定方法和分子生物学手段明确其分类地位。结果表明,从253株生防菌株中获得了12株含有aiiA基因的生防菌株;进一步盆钵防效测定,获得了一株对烟草青枯病具有较好防治效果的生防菌株B15。该菌株接种处理后,烟草青枯病可推迟2 d发生,在接种处理14 d后其对烟草青枯病防治效果为68.33%。B15菌株在NA平板培养基上菌落呈圆形、白色、表面有光泽且粗糙,菌体杆状,革兰氏染色阳性,耐盐性为7%;生理生化测定、16S rDNA和gyrB基因序列分析表明,菌株B15为蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)。本研究获得的含有群体感应淬灭基因aiiA的蜡样芽胞杆菌B15菌株,为作物青枯病生物防治提供了新的生防菌株资源。

一株高产杀虫蛋白苏云金杆菌的生物学特性研究以及其aiiA基因的克隆和生物信息学分析

在细菌群体密度(quorum-sensing,简称QS)系统中由苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)的aiiA基因所编码的胞内解酯酶AiiA蛋白对AHLs信号分子N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactones)的浓度响应,从而决定了许多动、植物病原菌致病基因的表达。本研究由生物农药厂周边环境中分离得到一批Bt菌株,其中有1株BRC-PC6在发酵过程中可产生大量杀虫晶体蛋白。以库斯塔克亚种HD-1为对照,对该菌株生理生化反应、杀虫基因、蛋白质图谱等生物学特性进行了研究,并对其aiiA基因进行了检测、克隆和比对测序,以期更好地研究aiiA基因在不同来源的苏云金芽胞杆菌中的分布,并对其进行分子改造。结果表明,该菌株含有cry1Aa、cry1Ac等活性基因,主要对鳞翅目幼虫具有较高毒力。所克隆的PC6-aiiA序列全长均为753bp,目前已知的aiiA基因与其同源性较高,达88%～97%。生物信息学分析表明,该基因编码蛋白为不稳定疏水蛋白,含有1个结构域和信号肽序列。以已知结构的AiiA蛋白为模板,模拟构建了PC6-AiiA的三级结构,二者结构高度相似,这些结果为aiiA基因的深入研究提供了参考数据。

aiiA基因表达载体的构建及其在毕赤酵母中的表达

构建携带N-酰基高丝氨酸内酯酶基因(aiiA)的重组毕赤酵母表达载体pPIC3.5K-aiiA,采用电转化方法转入毕赤酵母GS115,经营养缺陷型培养基、表型鉴定和高G418浓度筛选获得高拷贝表达盒的酵母转化子,用0.5%甲醇诱导表达,RT-PCR鉴定可检测到重组酵母中编码目的基因成熟肽的mRNA,SDS-PAGE和Western blot检测结果表明,aiiA基因在毕赤酵母中成功表达,用指示菌紫色杆菌CV026检测发现目的蛋白具有降解N-酰基高丝氨酸内酯的活性。

枯草芽孢杆菌新抗病基因aiiA的克隆

枯草芽孢杆菌内生亚种BS-1aiiA基因测序结果表明,该基因(GenBank登录号DQ000640)由753个碱基组成,其编码的蛋白质含有250个氨基酸残基,与10个已报道的具有减弱欧文氏菌胡萝卜亚种致病力的AiiA蛋白酶氨基酸序列总的相似性为82%.它们均含有相同的氨基酸序列保守区.Signal P分析结果显示,BS-1 AiiA没有信号肽序列,并利用Swiss-model预测、分析了BS-1 AiiA蛋白的三维结构.

苏云金芽孢杆菌aiiA基因在毕赤酵母中的分泌表达

根据GenBank中aiiA基因设计引物,以苏云金芽孢杆菌基因组为模板扩增出aiiA基因后构建出pPIC9K-aiiA重组表达载体,线性化后转化毕赤酵母GS115,获得重组工程菌GS115/pPIC9K-aiiA,以体积分数为1%的甲醇进行诱导表达.表达产物经SDS-PAGE及Western blotting分析显示表达的蛋白具有较好的免疫特异性.抗病性实验显示表达的目的蛋白具有生物学活性和良好的抗病能力.

AiiA蛋白的可溶性表达及其抗菌活性研究

AHLs是革兰氏阴性细菌在增殖过程中产生的一类信号分子,与其致病性密切相关。AiiA蛋白作为一种胞内解酯酶。能水解致病菌产生的AHLs分子,使内酯环开环后不能再激活某些胞外酶的表达,从而极大地减弱了细菌的致病性。本研究从苏云金芽孢杆菌LLB15中分离编码aiiA基因的质粒DNA,用PCR方法克隆AiiA基因,并利用pET载体构建6-His融合表达质粒pET29a-aiiA,转化E.coli BL21(DE3)菌株,并筛选得到E.coli BL21(DE3)-pET29a-aiiA工程菌。在20℃的低温和0.8 mmol/L IPTG条件下,经25 h的诱导表达,获得了54.4μg/mL可溶性AiiA蛋白。通过镍柱亲和层析,在国内外首次纯化了带6-His标记的AiiA蛋白。水解活性和抗病性检测表明。该蛋白能水解AHLs分子。对胡萝卜欧文氏软腐病菌具有较强的抗病作用。

海洋微生物ZD02信号降解酶基因aiiA克隆及其生物信息学分析

根据细菌群体感应信号降解酶(AiiA)基因设计简并引物,从海洋微生物ZD02基因组中扩增编码AiiA的基因aiiA,筛选其阳性克隆,测序后分析其基因序列。结果表明:筛选到的阳性克隆ZD02-aiiA序列全长753bp(Genbank登录号:KC756214),存在一个开放阅读框(ORF),编码由250个氨基酸残基组成的多肽,预测分子量为28.1kDa,蛋白等电点为4.78。由该序列推导得到的氨基酸残基序列含有一个保守结构域(Lactamase-B)(34AA～235AA),并预测了AiiA的三级结构。以上研究为该序列的重组表达及其相关活性研究奠定了基础。

具群体感应抑制作用短小芽孢杆菌F3-1菌株的诱变育种

【目的】获得群体感应(QS)信号分子降解能力更强的突变短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus),增强其在水产细菌性病害防治中的效果,为水产养殖业利用细菌QS淬灭机制防治细菌性疾病提供借鉴。【方法】以具有降解QS信号分子特性的短小芽孢杆菌F3-1为出发菌株、紫外线和亚硝酸钠(Na NO2)为诱变剂进行诱变选育;以紫色杆菌(Chromobacteria violaceum ATCC12472)为报告菌株筛选正向突变,经连续传代25代后测定其遗传稳定性;采用单因素试验测定培养时间、p H、盐度和温度对突变菌株降解QS信号分子能力的影响,同时通过扩增QS抑制基因aii A及SDS-PAGE分析验证突变菌株的蛋白表达情况。【结果】两种诱变方法共获得205株突变菌株,以紫色杆菌为报告菌株通过紫外诱变筛选出具有QS抑制作用的正向突变株4株,编号分别为FF1-2、FF3-2、FF3-3和FF4-1。其中,突变菌株FF1-2的蛋白产量达47.48±2.87μg/m L,约是出发菌株F3-1的3.12倍,对紫色杆菌的褪色圈直径是出发菌株F3-1的2.96倍,抑制紫色素的能力较出发菌株F3-1提高64%,说明该突变菌株具有很强的QS抑制能力;连续传代25代后,突变菌株FF1-2的产蛋白能力及对紫色素的抑制作用无显著变化(P>0.05)。突变菌株FF1-2在培养时间为40 h、温度30℃、盐度0.5%、p H 7.0时,紫色素褪色效果最佳。从出发菌株F3-1和突变菌株FF1-2中均能扩增获得753 bp的aii A基因,且通过SDS-PAGE分析验证二者在28 k D处均呈现出特异条带。【结论】采用诱变育种技术筛选得到的突变菌株FF1-2能显著提高QS抑制能力,且该抑制能力能稳定遗传,即通过诱变育种技术提高短小芽孢杆菌的产酶量及酶活力具有可行性。

群体感应信号分子降解基因对铜绿假单胞菌毒力和生物膜形成的影响

来源于苏云金芽孢杆菌的aiiA基因克隆至Pseudomonas/E.coli穿梭载体并转入铜绿假单胞菌PAO1菌株,Western杂交显示AiiA蛋白在PAO1中正确表达.IPTG诱导9和21h后分别取样检测两种信号分子的含量,表达aiiA基因的菌株信号分子被完全降解;检测重要的毒力因子弹性蛋白酶和绿脓菌素,表达aiiA基因的菌株中毒力因子的含量明显少于野生型对照和空载体对照;与运动性相关的丛集运动测定也表明,aiiA基因影响了细菌的丛集运动.进一步通过液体和固体表面形成生物膜的差异以及对生物膜结构的扫描电子显微镜观察,aiiA基因的表达对铜绿假单胞菌生物膜的形成有重要影响.