独龙牛瘤胃细菌纤维素酶基因克隆

【目的】从分子生物学水平对独龙牛的瘤胃纤维素酶基因资源进行筛选及酶学特性研究,为后续开发利用新的纤维素酶提供参考依据,也为揭示瘤胃微生物降解纤维素的作用机理打下基础。【方法】提取独龙牛瘤胃微生物中的大片段基因组DNA,构建瘤胃微生物基因组文库,并进行纤维素酶活性筛选,筛选获得的高活性基因经测序后进行生物信息学分析与酶学性质研究。【结果】从独龙牛瘤胃中共获得20352个阳性克隆,白斑率达92%,构建的瘤胃微生物基因组文库容量899.6 Mb,空载率1.82%。从瘤胃微生物基因组文库筛选获得2个具有纤维素酶活性的阳性克隆(B1和B2),其中,B1基因序列长1230 bp,编码409个氨基酸,基因编码产物与来自Ruminococcus albus纤维素酶基因编码产物(β-1,4-内切葡聚糖酶,Gen Bank登录号P23661.1)的覆盖率高达99%,其同源性高达97%;B2基因序列长1002bp,编码333个氨基酸,基因编码产物与Uncultured microorganism纤维素酶基因编码产物(纤维糊精酶,Gen Bank登录号ADB80112.1)的覆盖率高达99%,其同源性为83%。B1和B2基因可在Rosetta原核表达宿主菌中成功诱导表达,B1纤维素酶的最适pH为6.0,最适温度40℃;B2纤维素酶的最适pH为6.0,最适温度40~50℃。【结论】从构建的独龙牛瘤胃微生物基因文库中筛选获得2株具有较高活力的纤维素酶(B1和B2),其中,B1为β-1,4-内切葡聚糖酶,而B2为新的纤维糊精酶,可为纤维素的体外降解提供新型材料。

大额牛瘤胃细菌16S rRNA基因序列分析

【目的】研究大额牛(Bos frontalis)瘤胃细菌16S rRNA基因序列,为揭示大额牛瘤胃细菌组成的多样性以及开发这一珍稀生物资源提供分子生物学依据。【方法】采用细菌通用引物F27和R1492对目标基因进行PCR扩增,克隆、测序后利用Neighbor-joining方法构建系统进化树。【结果】共获得147个16S rRNA基因序列,在GenBank登录号为DQ673466～DQ673612。按照97%的相似性标准,这些序列被分为86个操作分类单元。有16个序列与已培养菌的序列相似性≥97%,占总序列的10.9%;另有22个序列与已培养菌的序列相似性为90%～97%,占总序列的15%;剩余109个序列为未培养、鉴定菌,所占比例高达74.1%。系统进化分析显示,大额牛瘤胃细菌主要分布于低G+C含量细菌门(57.1%)和噬纤维菌/屈扰杆菌/拟杆菌门(42.2%),仅有一个序列位于螺旋体门。【结论】本试验获得了大额牛瘤胃细菌16S rRNA基因序列,为进一步研究大额牛瘤胃微生态系统组成及其与饲料消化之间的关系奠定了基础。

云南大额牛瘤胃宏基因组Fosmid文库的构建与分析

为研究云南大额牛瘤胃中丰富的降解纤维素类物质的基因，采用包埋法和脉冲场电泳技术直接从云南大额牛瘤胃内容物提取总DNA，经不完全酶切获得DNA片段，大小为23-48 kb，与pcc2 FOS vector连接，转化至E.coli EPI 300宿主细胞，构建瘤胃微生物宏基因组Fosmid文库。该文库共保存38400个克隆，平均插入片段大小约35.5 kb，空载率小于2%，库容达1363 Mb。通过对该文库进行部分纤维素酶活力筛选，获得具有羧甲基纤维素酶活性的克隆95个，木聚糖酶活性的克隆52个，同时具有这2种酶活性的克隆23个，这为进一步研究大额牛瘤胃内纤维素酶基因奠定了基础。

云南大额牛的生物学特征及其瘤胃微生物特点综述

[目的]为大额牛的进一步研究及开发提供参考。[方法]根据国内外研究现状,综述了云南大额牛的生物学特征及其瘤胃微生物特点。[结果]云南大额牛具有较为典型的肉用牛体型和较好的产肉性能,且其肌纤维直径明显小于其他牛,牛肉的系水率、嫩度和多汁性明显高于其他牛;染色体的数目、形态、结构均不同于黄牛和野牛,三者染色体数目(2n)分别为58、60和56条,且可与黄牛杂交;独特的食性体现在以竹子为主食,且对各种粗饲料的体外干物质消化率都显著高于云南黄牛;瘤胃中总可见细菌和纤维分解菌分别为4.51×109和1.63×109个/ml,显著高于云南黄牛,其瘤胃优势细菌主要为纤维分解菌。[结论]云南大额牛不仅具有极高的学术研究价值,而且有极大的开发利用价值。

大额牛瘤胃细菌CMC-1蛋白结构和功能的生物信息学分析

为了深入了解大额牛瘤胃细菌CMC-1蛋白的结构和功能,试验利用ProtParam、TMHMM Server 2.0、ProtScale、NCBI Conserved Domains、SignalP 5.0、TargetP、PSORTⅡserver、SOPMA、SWISS-MODEL、NCBI protein BLASTp和MEGA 7.0等在线工具和软件,对CMC-1蛋白的理化性质、跨膜区、亲水性/疏水性、结构域、信号肽及亚细胞定位、二级结构、三级结构、系统进化等内容进行分析。结果表明:CMC-1蛋白的相对分子质量为47 026.01,理论等电点为5.68,带负电荷的残基总数为49个,带正电荷的残基总数为41个,估计半衰期为100 h,属于亲水型稳定的跨膜脂蛋白,定位于线粒体中,含有一个主要由α-螺旋、无规则卷曲、扩展链、β-转角组成的保守结构域,三级结构同源建模有较高的置信度;CMC-1蛋白在进化树中独立成支,与普雷沃氏菌科细菌HUN156糖苷水解酶家族5中的纤维素酶蛋白同源性较高。说明CMC-1蛋白是与普雷沃氏菌科细菌HUN156纤维素酶蛋白有较高亲缘关系的亲水型跨膜脂蛋白,可能来源于一个新的微生物种或一个新的纤维素酶基因。