梭菌氢酶基因部分片段的同源克隆及敲除载体的构建

为从分子水平探索典型铁还原菌-梭菌的铁还原能力与其氢酶产氢之间的关系,以从水稻土中分离得到一株具有高铁还原能力和高产氢能力的梭菌为材料,通过同源克隆获得长度为761bp氢酶基因的部分序列。生物信息分析发现,该基因片段覆盖氢酶的活性中心,是氢酶的主要功能结构域。采用Overlap PCR的方法构建含有四环素抗性基因的氢酶基因敲除载体(pMD-19-HTH),以期进一步构建氢酶基因缺失的梭菌突变体,为分析氢酶产氢与铁还原的关系奠定基础。

贵州红壤水稻土淹水培养过程中Fe-氢酶微生物的多样性

【目的】研究水稻土淹水培养过程中Fe-氢酶微生物的多样性,对于揭示Fe-氢酶微生物的群落演替规律和产氢微生物的生化代谢机理具有重要的意义。【方法】采用PCR-变性梯度凝胶电泳和实时定量PCR技术进行基于梭菌属Fe-氢酶基因的多样性和丰度的分析。【结果】水稻土淹水培养过程中Fe-氢酶基因的变性梯度凝胶电泳图谱显示,培养1-5 d时Fe-氢酶基因条带数增加,10 d时Fe-氢酶基因条带数减少,20-40 d时Fe-氢酶基因条带数再次增加并保持稳定,对应的含Fe-氢酶微生物的群落结构随着培养过程的进行发生了显著变化。主成分分析表明,1 d与20 d、5 d与10 d、30 d与40 d的含Fe-氢酶微生物群落结构相似性较高,随着培养时间的增长含Fe-氢酶微生物群落结构趋于稳定。α多样性指数分析显示,1 d和10 d的丰富度指数(R)、Shannon-Weaver指数(H')、Simpson指数(DS)与其他时间点相比较小,说明这2个时间点的Fe-氢酶多样性低,对应的含Fe-氢酶微生物群落结构较为简单,表明淹水培养过程中微生物的群落结构发生了演替变化。变性梯度凝胶电泳指纹图谱15个Fe-氢酶的优势条带测序后构建的系统发育树表明,培养前期的优势条带与梭菌属的Fe-氢酶关系较近,培养后期出现了非梭菌属的Fe-氢酶。淹水培养过程中Fe-氢酶基因的拷贝数在106/g干土的水平,占细菌的相对比例为1‰–2‰。【结论】水稻土淹水培养过程中发现了4种梭菌属Fe-氢酶和3种非梭菌属Fe-氢酶基因,对应的含Fe-氢酶微生物在培养前期群落结构发生显著演替变化,培养后期趋于稳定。