Tn5转座诱变选育冠菌素耐高温生产菌株及其发酵条件研究

利用双亲接合的方法将含有Tn5转座子的质粒pRL1063 a导入丁香假单胞菌大豆致病变种(Pseudo-m onas syingaepv.glycinea)PG4180中,在含有卡那霉素和链霉素的MG平板上筛选抗性接合子。通过诱变,从874个突变株中筛选得到2株高温下产生冠菌素的突变株MFB132和MFB141。进而对菌株MFB141的发酵条件进行了优化,其最佳发酵条件为:2%葡萄糖为碳源,0.1%氯化铵为氮源,培养基初始pH为6.8,装液量为50 mL/500mL,接种量为2%,发酵温度由原来的18℃上升到28℃,而发酵时间由原来的168 h缩短到108 h。在最优化条件下,出发菌株28℃下冠菌素产量仅为1.8 mg/L,而突变株MFB141在28℃下的产量达到37.66 mg/L,大约是出发菌株的21倍。

Tn5-Mob系统诱导根瘤菌属之间耐盐和共生性状的转移

本实验通过质粒pSUP5011及其辅助质粒RP4将Tn5-Mob随机插入苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti 042B)的基因组中,得到86株接合子SR。随机选取4株SR,通过辅助质粒R68.45的三亲本杂交,将它们的DNA片段引入慢生型大豆根瘤菌(Bradyrhizobium,japonicum USDA 110),获得106株接合子BSR。大部分BSR菌株获得了生长快速的特性和耐盐性,一般能耐0.3—0.5mol/L NaCl,其中有些菌株能产生黑色素。将90株BSR回接大豆和苜蓿植株,发现47株能在大豆和苜蓿植株结瘤,但在苜蓿上无固氮活性;26株只能在大豆植株结瘤固氮;13株只能在苜蓿植株结瘤而不固氮;4株在大豆和苜蓿植株均不结瘤。其中,获得了4株耐盐性和固氮酶活性强的接合子。

高效离子交换色谱法分析青枯雷尔氏菌Tn5转座子突变菌株的异质性

【目的】研究青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)Tn5转座子突变菌株的异质性,筛选出无致病力高效生防菌株。【方法】利用已构建的青枯雷尔氏菌致病力参考指标"弱化指数(attenuation index,AI)"和接种番茄植株的生物测定法对60株供试的青枯雷尔氏菌Tn5转座子突变菌株进行致病力测定;利用高效离子交换色谱法研究不同致病力突变菌株的色谱行为异质性;构建色谱效价指数(chromatography titer index,CTIi),CTIi=Si/(S1+S2+S3)×100%(i=1、2或3;S1、S2和S3分别对应P1、P2和P3的峰面积),测定不同致病力青枯雷尔氏菌突变菌株的CTIi值,用皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient,PCC)分析色谱效价指数与突变菌株的致病力和青枯病害防治效果的相互关系。【结果】基于AI值和生物测定结果,青枯雷尔氏菌Tn5转座子突变菌株具有3种不同致病力类型:强致病力、无致病力和中间型。强致病力菌株共33株,其AI值介于0.49—0.63,接种番茄15 d,植株发病率为66.33%—100%;无致病力菌株共有20株,其AI值介于0.78—0.89,接种番茄15 d,植株发病率为0;中间型菌株共有7株,其AI值介于0.68—0.73,接种番茄15 d,植株发病率为24.17%—45.92%。20株无致病力突变菌株对番茄青枯病的防治效果测定结果显示,防治效果介于16.68%—92.45%,菌株T831防治效果最好,达91.74%,其次是菌株T780,防治效果为87.51%,菌株T497防治效果最差,为16.68%。不同致病力青枯雷尔氏菌的高效离子交换色谱分离结果显示,青枯雷尔氏菌经高效离子交换色谱可以分离出P1(出峰时间为0.6 min)、P2(出峰时间为4.4或4.5 min)和P3峰(出峰时间为5.9或6.0 min);强致病力菌株和无致病力菌株均具有3种不同峰类型:单峰、双峰和3个峰,强致病力菌株的主峰为P3峰,无致病力菌株的主峰为P1峰,中间型菌株有双峰和3个色谱峰两种类型;强致病力菌株中CTI3为100%的菌株,致病力最强,诱导番茄植株发病率均达85%以上,CTI3<100%的菌株,接种后番茄植株发病率介于66.33%—84.14%;无致病力菌株中CTI1达100%的菌株,其防治效果高,均达到80%以上,CTI1<90%的菌株,其防治效果低,介于16.68%—63.62%;CTI3与突变菌株致病力呈极显著正相关,相关系数PCC值为0.62;CTI1与无致病力突变菌株的防治效果呈极显著正相关,相关系数PCC值为0.80。【结论】青枯雷尔氏菌Tn5转座子突变菌株具有3种致病力类型,不同致病力菌株的色谱行为不同。构建的色谱效价指数CTI1可用于快速筛选出无致病力高效生防菌株,CTI3可作为青枯雷尔氏菌致病力的参考指标。

洋葱伯克霍尔德菌T1828和ZWL15-Tn5转座子插入突变体库的构建及相关突变体的筛选初探

采用双亲结合法将含有Tn5转座子的质粒pRLl063a导入洋葱伯克霍尔德菌T1828和ZWL15中,在含有卡那霉素和链霉素的抗性平板上筛选抗性接合子。通过随机插入诱变后,共获得300个突变株。PCR检测随机挑选的6株突变株,结果显示为阳性;且6株突变株发酵后高效液相色谱检测不能合成冠毒素。研究结果表明,6株突变株均已被Tn5插入染色体基因组且丧失冠毒素合成的能力。本研究为今后转座子插入位点侧翼序列的克隆与测序,并进行功能回复试验提供了基础。

以转座子Tn5作弗氏中华根瘤菌的可识别生态学标记的研究──Tn5的水平转移及其对R．fredii Tn5突变株运动的影响

将一株弗氏中华根瘤菌（Ｒ．ｆｒｅｄｉｉ）ＱＢ１１３０的Ｔｎ５插入突变株ＯＮ－２用于生态学研究，以评估Ｔｎ５在自然环境中的水平转移以及各种水势下Ｔｎ５对突变株ＯＮ－２在土壤中运动的影响．试验表明，在自然潮湿的土壤中，Ｔｎ５本身的水平转移频率很低，且与Ｔｎ５插入相关的突变株卡那霉素抗性表型标记在非选择性平板上连续传４０代后仍然稳定．突变株ＯＮ－２与相对应的野生型菌株ＱＢ１１３０在各种相同水势的土壤中的运动无明显差异（Ｐ＝０．０１），表明Ｔｎ５的插入不影响突变株的运动．因此，Ｔｎ５可作为研究Ｒ．ｆｒｅｄｉｉ基因工程菌大回应用的一个稳定有效的生态学标记．

高温胁迫对根瘤菌Tn5在土壤中的存活及其表型表达的影响

研究了３株弗氏中华根瘤菌（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍｆｒｅｄｉｉ）Ｔｎｓ突变株于适宜温度和高温胁迫两种条件下在土壤中的存活和Ｔｎｓ表型的表达．在适宜温度（２８℃）条件下的灭菌和未灭菌土壤中的存活研究表明生物因素抑制了突变株和野生型的生长．但野生型和突变株的存活种群密度之间无显著差异（Ｐ＝０．０１）．在高温胁迫（４０℃）条件下，土壤中野生型和突变株的种群密度迅速下降，其中部分ＯＮ－２和ＯＮ－３细胞丢失了Ｔｎｓ表型，说明部分细菌的Ｔｎ５表型在高温胁迫条件下不能表达．

水稻基腐细菌Tn5插入突变体库的构建及其致病相关突变体的筛选

采用转座子Tn5插入突变技术,共获得5 261个接合子。通过马铃薯软腐快速筛选和PCR检测验证,获得267个使马铃薯软腐能力丧失或下降的Tn5插入突变体,并测定其在水稻上的致病力和烟草上的过敏性坏死反应(HR)。结果表明:在267个突变体菌株中,对水稻无致病力的有71个,其中在烟草上无HR反应的有59个,产生HR反应的有12个;对水稻致病力下降的有68个,其余突变体菌株对水稻致病力与野生菌株差异不明显。另外,267个突变体菌株中有146个无HR反应,其中有90个对水稻无致病力或者致病力下降。致病力的分析结果表明,获得的突变体是由Tn5插入Dickeya zeae染色体上不同的致病相关基因位点导致的。

大豆斑疹病菌tal基因Tn5插入突变体的构建

地毯草黄单胞菌大豆致病变种(Xanthomonas axonopodis pv.glycines,Xag)引起大豆斑疹病,是大豆上重要的细菌病害之一。大豆斑疹病菌通过Ⅲ型分泌系统(type-Ⅲ secretion system,T3SS)将包括转录类似激活因子(transcription activator-like(tal)effectors,TALEs)在内的效应蛋白(T3SS-secreted effectors,T3SEs)注入寄主植物细胞中,从而使寄主植物产生抗病性或感病性反应。为了研究不同tal基因在Xag致病性中的作用,选择ATCC43911菌株为研究对象,根据tal基因的高度保守性,构建了可用于同源交换的含转座子Tn5的pB-C8B::Tn5质粒。通过电转化法转入受体菌细胞中,再进行Km抗性筛选,获得了tal基因插入突变体。Southern杂交结果显示,ATCC43911菌株含有6个tal基因,在Tn5转座子插入后,tal基因的位置发生了变化,杂交信号条带数目增加,并且存在Tn5的单拷贝和双拷贝插入2种形式。这表明Tn5转座子成功插入了tal基因。Tn5插入突变体的构建为进一步分离tal基因以及鉴定其在致病性中的作用奠定了工作基础。

Tn5转座子及其在生物技术领域的应用

随着二代测序技术的快速发展,测序及其相关技术愈发成熟并向高精度和高通量的方向深入。传统的测序方式对样本量要求很高,而许多珍贵样本难以满足要求,因此能够降低样本量需求的技术亟待开发。而Tn5转座酶在文库构建中可以在片段化DNA的同时将接头序列加入到靶序列两侧,大大缩减了实验流程,同时也降低了对样本量的需求。因此,Tn5转座酶在生物技术领域的应用被逐渐开发,例如CUT&Tag、stLFR和TRACE-seq等技术就是将Tn5转座酶应用于表观测序、长片段测序和转录组测序等领域的研究成果。简单的实验流程和极低的成本使其备受青睐。本文中,我们对Tn5转座子及其在生物技术领域的应用进行了综述,以期方便大家理解Tn5转座子及其相关技术,为未来Tn5转座子相关技术的改进和推广提供参考。

沙雷氏Z4菌株Tn5转座突变株的群体淬灭活性筛选体系的建立及优化

利用Tn5转座子插入突变技术构建沙雷氏Z4菌株突变体库,研究不同因素对转座突变的影响,在此基础上初步探究了突变株的群体淬灭能力.结果表明,采用双亲本接合法,选择对数生长期的沙雷氏Z4菌株与大肠杆菌S17-1(pRL1063a)菌液1∶1混合,30℃培养3 h后,涂布于含50μg/mL卡那霉素和25μg/mL四环素的LB固体培养基上,长出的突变株数量最多;随机选择突变株进行群体淬灭能力测试,结果筛选到了3株群体淬灭能力明显与沙雷氏Z4野生型有差异的突变株.本研究采用的Tn5转座突变技术为研究群体淬灭菌的基因功能以及生理代谢提供了有效的分子遗传工具,也为研究群体淬灭提供了新的途径.

伪狂犬病病毒UL9基因突变株构建及其生物学特性分析

伪狂犬病病毒(PRV)是一种大的DNA病毒,编码蛋白众多,其中一些具有酶功能,涉及病毒复制、蛋白调控和核苷酸代谢等。本研究在实验室已有的PRV感染性克隆pBAC-PRV基础上,利用体外转座的方法将Tn5转座子随机插入伪狂犬病病毒基因组中,获得病毒复制相关功能基因UL9的突变体。将UL9基因突变体转染Vero细胞,获得重组病毒vPRV-Tn5-UL9。通过病毒空斑实验和多步生长曲线测定等方法对vPRV-Tn5-UL9的生物学特性进行研究分析,结果显示突变病毒可在体外传代,但病毒的增殖速度显著降低,这表明UL9基因为PRV复制非必需基因,但对病毒复制增殖存在重要影响。此外,动物试验显示,vPRV-Tn5-UL9失去对小鼠的致死能力。本研究成功利用体外转座技术获得了PRV的UL9突变病毒,为构建重组病毒的方法提供了新思路,同时也为研究PRV复制机制打下一定基础。

杀虫荧光假单胞工程菌的构建及其杀虫效果

以转座子mini Tn5为介导 ,用高压电激转化法将BtcryIA(c)基因整合到生防细菌荧光假单胞菌P30 3 1的染色体上。通过对重组菌株染色体DNA酶切分析、PCR检测 ,表明转化子DNA中含有cryIA(c)基因及其营养期表达的强启动子。SDS PAGE鉴定、ELISA检测及电镜观察证实了杀虫晶体蛋白在P30 3 1中的高效表达。生物测定结果显示工程菌对棉铃虫Heli coverpaarmigera具有显著毒杀作用。工程菌PT4 5、PT5 1、PT6 1、PT71和野生菌HD 73对棉铃虫 2龄幼虫 5天的LC50 值分别为5 0 12 81μg g、 71 776 3μg g、 6 9 0 82 0 μg g、 5 7 9895 μg g、 192 874 7μg g。死亡率与浓度呈正相关 ,体重与浓度呈负相关。

西瓜噬酸菌pilN基因功能分析

为了分析菌毛组装蛋白家族基因对瓜类细菌性果斑病菌致病性的影响,以xjl12菌株为背景构建转座子(Tn5)插入的突变体文库,通过浸种处理和子叶注射接种方法筛选致病性相关突变体,通过两亲交配获得突变株,并对所得的突变体、野生型及互补等多个菌株进行致病性、过敏性反应、游动性等相关表型进行测定,用反转录PCR(qRT-PCR)方法验证xjl12和突变体中hrpG、hrcV、celA表达量的差异。结果表明:突变体文库中筛选得到1株致病力明显下降的突变体Δxj-7,经亚克隆鉴定为pilN基因,其功能主要与菌毛(pili)生物合成相关。两亲交配后所得突变菌株ΔpilNac相较于野生型,其致病性、游动性、胞外纤维素酶活性降低,同时丧失烟草过敏性反应。qRT-PCR试验结果显示,Ⅲ型分泌系统的主要调控基因以及纤维素酶生物合成基因在ΔpilNac中的转录水平明显下调。证明菌毛生物合成相关基因pilN对致病性有重要的调控作用。

短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)DX01转座突变株的构建及转化体系的优化

Tn5转座子及其衍生载体被广泛应用于革兰氏阴性菌的基因功能研究,但尚未见有利用Tn5转座子导入革兰氏阳性菌短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)DX01菌株的报道。本研究通过构建Tn5转座载体,对短小芽孢杆菌DX01菌株进行了Tn5转座插入诱变,获得了大量的突变株。同时,考察了感受态细胞培养浓度、电击电压、电击缓冲液及复苏培养基的选择等对DX01电转化效果的影响,建立了实验条件下的最佳电转条件。从1 109个转化子中随机抽取20个继代培养15代后,进行了稳定性分析;对转化子的PCR及Southern blot分析证实Tn5已随机插入到DX01基因组中。

成团泛菌对玉米自交系PS056致病性基因fK的克隆

【目的】通过克隆和鉴定成团泛菌(Pantoea agglomerans)的致病相关基因,阐明该种土壤习居细菌在玉米自交系PS056上引起细菌性干茎腐病的原因。【方法】利用转座子Tn5的随机插入突变特点,构建致病性菌株P.agglomerans XJ1突变体库;经对Tn5插入位点的侧翼扩增,确认突变体PA121的致病力相关基因;通过基因互补试验,证明yhfK与致病力的关系。【结果】通过对突变菌株的接种筛选,获得11个致病力丧失的突变体。Southern杂交和PCR扩增结果表明,Tn5在突变体PA121中为单拷贝插入,插入位点为细菌编码内膜蛋白的yhfK(Tn5插入在yhfK的1 082 bp处)。将yhfK克隆到质粒pBBR1MCS上,并导入突变体PA121中进行互补,生物测定结果显示转化子完全恢复了正常的细菌生理功能,并能够在玉米自交系PS056上恢复致病力。RT-PCR试验证明,yhfK调控hrpA的转录【。结论】成团泛菌XJ1中yhfK是调控其对植物致病性的基因之一,具有在玉米自交系PS056上引起细菌性干茎腐病的功能。

GFP标记的短小芽胞杆菌(Bacillus pumilus)转座突变株的构建初探

以水稻叶面附生菌短小芽孢杆菌(B.pumilus)为研究对象,通过构建pMOD-egfp-Tetr转座复合体,采用电击转化法对短小芽孢杆菌DX01菌株进行了Tn5转座插入诱变,获得了大量的转化子。对转化子进行了遗传稳定性分析和分子鉴定,并且在荧光显微镜下观察到了强烈的绿色荧光,研究结果表明外源DNA已经成功整合进细菌的基因组中,gfp基因在短小芽孢杆菌中实现了组成型表达。

联合固氮菌Enterobacter gergoviae57-7泌铵突变株的分离和特性

经 Tn5转座子诱变从野生型菌株 ( Enterobacter gergoviae 5 7- 7)筛选到抗甲胺 ( 0 .3mol/L )的泌铵突变株 MG61 ,该突变株在固氮生长时能分泌铵 2 .0 mmol/L。由于泌铵 MG61的生长比野生型菌株慢 ,在培养基中含铵 ( 5 mmol/L或 30 mmol/L)条件下 ,MG61的生长速率与对照相同 ,而远比野生型菌株慢 ,表明 MG 61不能很好地利用铵。在含 2 0 mmol/L铵的培养基中 MG 61仍表达 86%的固氮活性 ,而野生型菌株完全丧失了固氮活性。在谷氨酸存在下 MG61的生长速率及固氮酶活性都比对照高。在硝酸盐存在下 MG61的生长速率与对照相同 ,但泌铵量达 7.8mmol/L。

利用转座子将parDE与pCPP430体内重组提高生防工程菌的遗传稳定性

带有梨火疫欧氏杆菌 (Erwiniaamylovora)完整的hrp基因簇的重组粘粒pCPP43 0转化到植物的附生菌成团泛菌 (Pantoeaagglomerans) 3 0 8R中后可以使成团泛菌获得在烟草等植物上引发过敏反应和诱导植物抗病性的能力。pCPP43 0携带着约 40kb的梨火疫欧氏杆菌的染色体DNA ,在成团泛菌 3 0 8R中不能稳定遗传。本文首先把广宿主范围质粒RK2的控制质粒稳定性的parDE片段插入到转座载体pUT mini Tn5Km的唯一克隆位点NotI上 ,然后利用Tn5的转座特性 ,将parDE体内重组到pCPP43 0上 ,经过在无抗生素选择压下反复传代和过敏反应活性测定 ,筛选到了遗传稳定性显著提高的重组生防工程菌。

TAIL-PCR方法快速分离Xcc致病相关基因序列

以mini Tn5gfp km转座子中nptII片段作为探针 ,对已获得的五株野油菜黄单胞菌野油菜黑腐病致病型(Xcc)非致病突变体进行了Southernblot分析 ,结果表明 ,这五株突变体确由mini Tn5gfp km转座子插入致病相关基因所致 ,且为单拷贝不同位点的插入。提取这五株突变体总DNA作为模板 ,采用改进的热不对称交错PCR (TAIL PCR)方法从其中克隆到了各自转座子插入区侧翼序列 ,对这些侧翼序列进行了序列测定并将分析结果与GenBankdatabase及Xcc全基因组序列做了比较 ,结果表明 ,五个侧翼序列所在的基因确与Xcc致病性有关。这种改进后的TAIL

遗传稳定型六六六、多菌灵降解基因工程菌构建(英文)

通过PCR的方法从六六六降解菌Sphingomonas sp.BHC-A扩增出完整的脱氯化氢酶基因linA。将其克隆到含有mini-Tn5的自杀性质粒pUT4K上,构建成质粒pUT/mini-Tn5-linA.通过三亲杂交,在辅助质粒RK600的帮助下,将pUT/mini-Tn5-linA转移到一株高效降解多菌灵菌株Rhodococcus sp.DJL-6中。利用mini-Tn5的转座作用将linA基因整合到DJL-6的染色体DNA上,得到工程菌株DJL-6A。该工程菌具有同时降解多菌灵和六六六的功能,且对于初始浓度为0.05μg/mL和5μg/mL的六六六的降解活性与亲本菌株BHC-A相当。在不加任何选择压力的条件下工程菌株进行连续传代,结果证明linA基因可以持续稳定的存在于宿主的染色体DNA上。