假单胞菌M18株pltZ基因转录阻抑藤黄绿菌素ABC转运系统

假单胞菌(Pseudomonassp .)M18株的藤黄绿菌素(Pyoluteorin ,Plt )生物合成基因簇下游存在一个Plt生物合成负调控基因pltZ和一个负责Plt分泌及自身抗性的ABC(ATP_bindingcassette)转运系统基因簇。利用启动子探针载体pME6 0 15和pME6 5 2 2分别构建ABC转运基因pltH与lacZ的翻译和转录融合表达质粒pHZLF和pHZCF ,分别引入野生型假单胞菌M18株和pltZ突变菌株M18Z。半乳糖苷酶活性的测定结果表明:在pltZ突变株M18Z中,pltH’-‘lacZ翻译融合表达水平约比野生型提高3 7～8 4倍,pltH’‘lacZ转录融合表达水平显著提高了2 8～7 4倍,表明pltZ能在转录水平上阻抑PltABC转运系统的表达,pltZ很可能通过阻抑PltABC转运系统的表达。

高效液相色谱法快速测定发酵液中的藤黄绿菌素

应用反相高效液相色谱,以φ=0.7甲醇为流动相,流速1.0mL/min,紫外检测波长308nm,建立了快速测定荧光假单胞菌M18发酵液中藤黄绿菌素（Pyoluteorin）的方法.实验结果表明,藤黄绿菌素在4.9min出峰,线性范围0.02-1g/L,线性范围良好（r=0.9997）,最低检测浓度0.01g/L,回收率平均为97.7%.

假单胞菌代谢产物藤黄绿菌素化学结构、生物合成途径、调控机制及应用研究进展

藤黄绿菌素(pyoluteorin,Plt)是假单胞菌产生的次级代谢产物,具有广谱抑菌活性。本文系统介绍了Plt产生菌、化学结构、生物合成途径及其调控机制等方面的研究进展。在此基础上,总结了构建高产Plt工程菌株的策略和成果。最后,展望了Plt成为新型代谢产物农药的潜力和未来的研究方向。

假单胞菌H78中PhoR/B系统对磷元素吸收及其藤黄绿菌素合成的调控

【目的】研究根际荧光假单胞菌(Pseudomonas protegens)H78中双组分系统PhoR/B对Pst磷转运系统以及Plt生物合成的调控作用。【方法】通过同源重组的方法敲除pho R和pho B基因;使用lac Z报告基因融合质粒研究PhoR/B系统对Pst磷转运系统表达的调控;在不同磷浓度下测定H78野生型及H78pho BR突变株的生长,并在KMB培养基中测定其Plt产量。【结果】H78野生型中pst S′-′lac Z融合质粒表达的Lac Z酶活是H78pho BR突变株的15倍;在磷饥饿条件下H78的生长是H78pho BR菌株的3倍;在KMB培养基中,H78的Plt产量为H78phoBR菌株的2倍。【结论】PhoR/B系统正调控Pst转运系统的表达;在磷饥饿条件下,PhoR/B促进磷元素的吸收和利用;PhoR/B同时对Plt生物合成存在一定程度的正调控作用。

假单胞菌M18pqsR突变株的构建及其对藤黄绿菌素合成的调控

假单胞菌M18是一株能同时合成藤黄绿脓菌素（Plt）和吩嗪-1-羧酸（PCA）两种抗生物质的植物根际促生细菌。运用PCR方法, 从M18基因组中扩增得到pqsR基因, 该基因编码LysR家族调控蛋白PqsR。通过同源重组技术, 构建假单胞菌M18的pqsR突变菌株M18PRG。比较野生型菌株M18和突变菌株M18PRG在KMB培养基的Plt产量, 发现M18PRG 菌株合成Plt的量约为野生型M18菌株的3-4倍。在pqsR突变株的反式互补实验中, Plt的产量回复到野生型水平。pltA′-′lacZ翻译融合的测定结果进一步证明PqsR对Plt生物合成基因簇具有负调控作用。分析M18野生型及其pqsR突变株的生长曲线, 发现PqsR对细菌的生长具有抑制作用。另外, 我们还发现pqsR基因调控红色色素的产生。上述结果表明, 在假单胞菌M18中, PqsR作为全局性调控因子参与了细胞内多种生理活动的调控。

假单胞菌株M18 psrA突变株的构建及其对吩嗪-1-羧酸和藤黄绿菌素合成的调控

【目的】假单胞菌M18是一株能同时合成吩嗪-1-羧酸(PCA)和藤黄绿菌素(Plt)两种抗生素的植物根际促生细菌。PsrA为细菌TetR家族转录调控因子。为了研究PsrA对PCA与Plt生物合成的影响,从M18菌株基因组中扩增psrA基因。【方法】通过同源重组技术,构建庆大霉素抗性片段置换psrA的突变菌株M18psrA。利用基因互补、lacZ报告基因融合分析实验,验证PsrA对抗生素合成基因的调控作用。【结果】在PPM和KMB培养基中,分别比较野生型菌株M18和突变菌株M18psrA的PCA与Plt产量,突变菌株M18psrA的PCA产量显著下降;Plt产量显著升高,为野生型菌株的10-15倍。基因互补、lacZ报告基因融合分析,进一步证明了psrA正调控PCA的phz2合成基因簇,负调控Plt的合成基因簇。【结论】PsrA区别性调控抗生素PCA与Plt的生物合成。

Pseudomonas protegens H78中抗真菌剂藤黄绿菌素的合成及其基因簇分析

假单胞菌株H78是本实验室从油菜根际分离得到的一株生防细菌。通过16S r RNA及藤黄绿菌素(pyoluteorin,Plt)合成基因plt C基因(编码聚酮合成酶)保守区段进行PCR测序,初步确定H78菌株可能属于P.protegens。本研究旨在进一步克隆H78菌株的Plt生物合成基因簇,分析其Plt合成特性以及H78菌株的分类地位。对假单胞菌株H78进行全基因组de novo测序;使用blast工具,分析假单胞菌株H78与P.protegens Pf-5、CHA0、P.aeruginosa M18、LESB58中Plt合成基因簇的同源性;使用KMB培养基对菌体进行发酵,测定菌体生长,对Plt合成进行HPLC测定。假单胞菌H78的Plt合成基因簇与其它4个菌株都存在保守的基因组成与布局,在Plt合成基因编码氨基酸序列上,H78与CHA0、Pf-5菌株的一致性高达99%~100%,其中与CHA0同源性更高;而与铜绿假单胞菌M18及LESB58菌株的一致性相对较低,为52%~88%。在KMB培养基中,假单胞菌株H78中累积合成Plt超过30滋g/m L。H78菌株属于P.proteg...

假单胞菌M18中藤黄绿菌素合成限速酶基因的鉴定及表达优化

【目的】假单胞菌株M18中负责抗真菌剂藤黄绿菌素(Plt)合成的结构基因包括pltLABCDEFG、pltM。为了鉴定Plt合成限速酶的基因,分别将9个结构基因过表达。【方法】以M18菌株染色体DNA为模板,PCR扩增这9个Plt合成基因的编码区,分别克隆到穿梭载体pME6032的tac启动子下游,构建9个结构基因的过表达载体,并转入假单胞菌株M18中。在KMB培养基中进行Plt发酵分析。【结果】分别携带pltC、pltD、pltF过表达载体的菌株与携带空质粒的菌株相比,Plt产量分别提高了96%、78%、75%。对重组菌株进行IPTG诱导浓度和诱导时间的优化,确定IPTG最佳诱导浓度为1.0 mmol/L,最佳诱导时间为培养6 h。【结论】pltC、pltD、pltF分别编码的Ⅰ型聚酮合成酶、卤化酶、乙酰CoA合成酶可能为Plt生物合成的限速酶。按照优化条件发酵,携带pltD、pltF过表达质粒的菌株产量分别上升77.5%、159.1%。

防御假单胞菌H78中sRNA基因crcY/Z正调控藤黄绿菌素合成

防御假单胞菌(Pseudomonas protegens)H78能产生藤黄绿菌素(pyoluteorin,Plt)等多种广谱抗生素,这些抗生素的合成存在复杂的调控机制与网络。本研究旨在研究H78菌株碳分解代谢阻遏调控系统(Cbr/Crc)中两个同源小RNA(small RNA,sRNA)基因crcY和crcZ对Plt合成的调控机制。首先,利用无痕敲除方法构建crcY/Z双基因敲除突变体,发酵分析结果显示crcY/Z双敲除使H78菌株几乎完全丧失Plt的合成;其次,基因互补实验证实crcY或crcZ基因的外源互补能恢复crcY/Z双敲除突变体的Plt合成;最后,利用lacZ报告基因分析技术进一步证实crcY/Z双突变使Plt合成操纵子pltLABCDEFG的表达显著降低。结果表明:防御假单胞菌sRNA基因crcY/Z对Plt合成及基因表达存在显著的正调控作用。本研究将为进一步阐明Plt合成的调控网络及通过代谢工程提高Plt产量奠定基础。

假单胞菌M18菌株的PltR因子特异性正调控藤黄绿菌素合成

经生物信息学分析,在假单胞菌M18(Pseudomonas sp.M18)菌株的藤黄绿菌素(pyolute-orin,Plt)生物合成基因簇上游定位了一个属于LysR家族的调控因子编码基因pltR.运用同源重组技术,构建了pltR失活的突变菌株M18TRG,在King’sB培养基中,与野生型菌株相比,Plt合成能力下降了70%,而吩嗪-1-羧酸(phenazine-1-carboxylic acid,PCA)的合成能力不受影响.反式互补pltR的突变株能回复Plt的合成能力达到野生型水平.在菌株M18中过表达pltR,Plt产量提高13倍,PCA产量没有改变.这些结果表明pltR基因表达产物是Plt生物合成的特异性正调控因子.在野生型菌株M18和不产Plt的突变株M18T中,pltR基因表达量无显著差异,表明pltR基因的表达不受Plt调控.与野生株相比,突变株M18TRG中的转录融合plt-lacZ表达量显著降低,表明PltR对Plt的正调控作用主要发生在转录水平上.对pltR基因在gacA突变株M18G和rsmA突变株M18R中的表达量的进一步研究发现,PltR参与了gacA基因对Plt的合成的正调控,但不参与rsmA基因对Plt合成的负调控.

防御假单胞菌双突变体H78ΔrsmA/E中hmgA基因对藤黄绿菌素生物合成的抑制

【背景】防御假单胞菌(Pseudomonas protegens) H78是分离于油菜根际的一株生防菌,其能合成藤黄绿菌素(pyoluteorin,Plt)等多种广谱抗生素,H78的rsmA/E双突变体中Plt合成被完全抑制。【目的】通过转座子诱变技术,筛选H78ΔrsmA/E双突变体中重新激活Plt合成的下游调控因子。【方法】通过同源重组的方法在pltL基因下游插入红色荧光蛋白(redfluorescentprotein,RFP)基因来指示Plt操纵子表达的激活情况;利用转座子随机插入突变、半随机PCR技术筛选并定位目标基因;通过基因回补等方法进一步验证基因功能。【结果】从约2万株H78ΔrsmA/E的转座子突变体中筛选到一株高产Plt和某种黑色素的菌株,并确定其插入位点为hmgA基因,hmgA基因回补能重新抑制H78ΔrsmA/E的Plt合成。【结论】假单胞菌双突变体H78ΔrsmA/E中hmgA基因对Plt的合成存在强烈抑制作用,是潜在的RsmA/E下游调控基因。本研究为进一步阐明Plt合成的调控机制与网络及通过基因工程提高Plt产量奠定了基础。

碳源影响水稻根际假单胞菌PA1201藤黄绿菌素的生物合成

【背景】假单胞菌PA1201是一株水稻根际促生菌,其产生的次生代谢物藤黄绿菌素(pyoluteorin,Plt)能够有效抑制多种植物病原真菌和细菌的生长,但在常规培养条件下Plt产量极低。【目的】研究碳源对Plt生物合成的影响,为提高Plt的产量以及应用提供理论基础。【方法】将基本培养基(minimal medium,MM)中甘露醇替换为不同的碳源及碳源组合作为PA1201的培养基,生长过程中不同时间点取样提取Plt,利用高效液相色谱(HPLC)法分析Plt的产量变化。【结果】建立了基于HPLC定性和定量检测Plt的方法;比较了PA1201菌株在不同培养基中菌株生长和Plt的产量,发现果糖和甘露醇促进Plt生物合成;果糖和甘露醇对Plt生物合成没有增效作用;在含有甘露醇或果糖作为唯一碳源的培养基中,添加葡萄糖或琥珀酸抑制Plt生物合成。【结论】果糖和甘露醇促进水稻根际假单胞菌PA1201合成藤黄绿菌素,这为提高藤黄绿菌素的生物合成效率和促进藤黄绿菌素的应用奠定了基础。

荧光假单胞菌M18 rpoD克隆及其对抗生素合成的影响

荧光假单胞菌M1 8对多种植物病原真菌具有显著的抑制作用。荧光假单胞菌(Pseuclomonesfluo rescens)M1 8能同时合成吩嗪 1 羧酸 (PCA)和藤黄绿菌素 (Plt)两种抗生素。从M1 8的基因组中克隆了rpoD基因 ,其相应的氨基酸序列与荧光假单胞菌CHAO中RpoD蛋白的氨基酸序列完全相同。利用基因重组技术和大肠杆菌 荧光假单胞菌穿梭质粒pME60 32 ,将rpoD置于强启动子Ptac的控制下 ,导入M1 8菌株。发现经重组质粒转化的M1 8,与对照相比 ,培养基中PCA和Plt开始累积的时间分别提前 4h和 8h ,积累量提高 1倍和 6倍。

荧光假单胞菌M18的rpoS基因克隆及其功能分析

从荧光假单胞菌 (Pseudomonasfluorescentsp .)M1 8基因组中克隆了RNA聚合酶的稳定期σs 因子编码基因rpoS ,推测其氨基酸序列与铜绿假单胞菌、荧光假单胞菌和恶臭假单胞菌的同源性分别为 99 1 %、87 35 %和87 8%。利用体外定点插入突变和同源重组技术 ,构建了M1 8的rpoS突变株M1 8R- 。对突变株M1 8R- 合成抗生素吩嗪 1 羧酸 (PCA)和藤黄绿菌素 (Plt)的动力学分析结果表明 ,在KB或PPM培养基中 ,突变株合成PCA的能力比野生型分别提高了 2 5或 5 78倍 ,但Plt的积累量不受影响。与野生型相比 ,突变株对碳源饥饿的耐性下降。同时 ,在碳源饥饿条件下对过氧化氢、乙醇和和氯化钠等环境胁迫的交叉保护性减小 。

假单胞菌M18rsmA^-突变株的构建及其对Plt和PCA合成的区别性调控作用

假单胞菌 (Pseudomonassp .)M18是促进植物生长的根际细菌 ,能产生吩嗪 1 羧酸 (PCA)和藤黄绿菌素 (Plt)两种不同的抗生素抑制植物病原菌 ,保护植物免受病害。运用PCR方法 ,从M18基因组中 ,扩增出rsmA基因部分片段 ,并以该片段为探针 ,从M18的基因组柯斯文库中筛出阳性克隆 ,切取带有rsmA基因及两侧序列的 1 5kb片段 ,中间插入编码Kmr 的DNA片段 ,获得rsmA- 体外突变体。运用同源重组剔除技术 ,构建了M18菌株的rsmA突变株M18R- 。突变株M18R- 生物合成Plt的能力比野生型M18提高 4倍 ,但是 ,PCA产量仅为野生型的 2 0 %。研究结果表明 ,全局性调控基因rsmA可能通过不同的机制区别性地影响Plt和PCA的生物合成。

假单胞菌M-18qscR突变株的构建及其对抗生素合成的调控

在革兰氏阴性菌中,全局性调控因子QscR参与菌群传感调节系统,调节多种毒素因子、次生代谢产物、稳定期基因以及参与生物膜形成的基因的表达,它通过与靶基因DNA启动子的调节元件结合,调节基因转录。假单胞菌株(Pseudomonas sp.)M-18是促进植物生长的根际细菌,能同时分泌藤黄绿菌素(pyoluterion,Plt)和吩嗪-1-羧酸(phenazine-1-carboxylicacid,PCA)。运用同源重组技术,构建了假单胞菌(Pseudomonas sp.)M-18株的qscR突变菌株M-18Q。比较野生株M-18和突变株M-18Q生物合成PCA和Plt的产量,在28℃恒温条件下,在PPM和KMB培养基中M-18Q菌株合成PCA的量分别约为野生型M-18菌株的4～6倍和3～5倍,分别达到480μg/mL和140μg/mL。在PPM培养基中,野生株M-18和突变株M-18Q几乎都没有Plt的合成,而在KMB培养基中,突变菌株和野生型M-18合成Plt的量基本一致。反式互补实验表明,在qscR突变株M-18Q中,PCA生物合成受到抑制而Plt的生物合成却不受影响。phzA基因是吩嗪合成基因簇中第一个基因,phzA‘-’lacZ翻译融合实验表明,qscR基因产物通过抑制PCA合成基因簇的表达,实施负调控作用。结果表明qscR基因是作为一个全局调控基因区别性地调控PCA和Plt的生物合成。

温度对假单胞菌rsmA突变株M-18R合成Plt和PCA的区别性影响

次生代谢物阻遏蛋白 (Repressorofsecondarymetabolite ,Rsm)A是一种全局性调控因子 ,与mRNA的RBS结合 ,转录后水平上抑制基因翻译。运用同源重组技术 ,构建了假单胞菌 (Pseudomonassp .)M_18的rsmA突变菌株M_18R。在 37℃、2 8℃恒温和短期升温 (37℃、4h培养 ,转 2 8℃继续培养 )条件下 ,比较野生株M_18和突变株M_18R生物合成藤黄绿菌素 (Plt)和吩嗪_1_羧酸 (PCA)的量。在 37℃条件下 ,M_18和M_18R合成这两种抗生物质的能力几乎受到完全抑制。在 2 8℃条件下 ,M_18R合成Plt的量约为野生型M_18的 10倍 ,达到 2 70 μg mL ,但是合成PCA的量仅为野生型的 5 0 %。经短期升温培养 ,M_18的Plt合成量明显下降 ,PCA产量降低不显著 ;相反 ,M_18R合成Plt的量达到 4 0 0 μg mL ,但PCA产量的变化仍不明显。推测 ,M_18菌株细胞内存在着某种与RsmA相关联的温度敏感因子 ,在RsmA缺失条件下 ,作为专一性激活剂促进Plt的生物合成 ,但是 ,并不参与对PCA合成的调控。

防御假单胞菌H78中crp基因对抗生素合成的调控作用

crp基因(编码cAMP受体蛋白)作为全局调控因子广泛存在于各种细菌中,在不同菌株中表现不同的调控功能。防御假单胞菌(Pseudomonas protegens)H78能产生硝吡咯菌素(Prn)、2,4-二乙酰基间苯三酚(2,4-DAPG)和藤黄绿菌素(Plt)等多种广谱抗生素。为探究P.protegens H78中crp基因对抗生素Prn、2,4-DAPG和Plt合成的调控作用,利用基因无痕敲除、HPLC分析、lacZ报告基因分析等技术,分析crp基因对抗生素Prn、2,4-DAPG和Plt合成及基因表达的影响。结果表明:H78菌株中crp基因的敲除导致Prn合成操纵子prnABCD表达显著下降;Plt合成及操纵子表达显著上升;2,4-DAPG合成及操纵子表达小幅下降。因此,P.protegens H78中crp基因对抗生素Prn合成存在显著的正调控作用,而对Plt合成存在明显的负调控作用,对2,4-DAPG合成存在一定的正调控作用。

铜绿假单胞菌M18rsmY突变株的构建及其对PCA和Plt的区别性调控

【目的】在假单胞菌中,小RNA(sRNA)参与初级和次级代谢产物、多种毒素因子以及菌群传感系统的调控,通过在植物根际促生铜绿假单胞菌M18中研究RsmY对吩嗪-1-羧酸(PCA)和藤黄绿菌素(Plt)两种抗生素的调控作用,深入了解假单胞菌中次级代谢的途径并为构建高产抗生素工程菌株提供了一定的理论基础。【方法】运用同源重组技术,构建了铜绿假单胞菌M18株的rsmY突变菌株M18RY,通过基因过表达、lacZ报告基因融合分析实验,进一步验证了RsmY对抗生素合成基因的调控作用。【结果】比较野生型M18和突变株M18RY中PCA和Plt在同一培养条件下的生物合成量,突变菌株M18RY中PCA的产量显著增加,为野生型菌株的5倍左右,而Plt的产量降为野生型的1/8。LacZ报告基因融合分析进一步证明了RsmY对PCA的负调控作用主要是通过phz2基因簇来实现的。【结论】结果表明,rsmY基因区别性调控PCA和Plt的生物合成。

Pseudomonas protegens H78中Crc调控基因突变的转录组学分析

转录后调控子Crc蛋白(Catabolite repression control protein)在防御假单胞菌(Pseudomonas protegens)H78中发挥着重要的代谢调控作用。运用RNA-seq(RNA sequencing)技术,针对H78野生型和H78Δcrc突变株开展比较转录组学研究,利用COG(Clusters of orthologous groups of proteins)、KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)数据库对受到Crc调控的基因进行功能分类。转录组结果显示:Crc突变导致218个基因的转录子水平发生两倍以上的显著变化,其中105个基因表达上调,113个基因表达下调。Crc蛋白对碳、能量、脂肪及氨基酸代谢、抗生素合成等次级代谢具有全局调控作用,比如,脂质转运和代谢的基因簇(H78_00275~00283)表达显著下调约2.7~8.1倍,能量生产和转换的cyoA_2B_2C_2D_2E_1基因簇(H78_05248~05252)基因表达显著下调约3.4倍,调控氨基酸转运与代谢的H78_04826astAA_4DB基因簇(H78_04822~04826)基因表达显著上调约4倍,抗真菌剂藤黄绿菌素(pyoluteorin,Plt)的合成基因簇(pltLABCDEFG)、转运基因簇(pltIJKNOP)表达下调平均约3倍,而调控基因簇(pltR,pltM,pltZ)的表达平均下调不足2倍,整体上Plt合成受到Crc的显著正调控。Crc转录组学结果为进一步开展Plt等抗生素合成的分子调控网络与代谢工程研究奠定基础。