产三峡肽素的草酸青霉SG-4的全基因组测序

为充分解析草酸青霉SG-4的遗传信息,利用二代Illumina测序和三代PacBio测序相结合的方法对SG-4的全基因组进行测序,经过基因组组装、基因预测和功能注释后,对全基因组进行共线性分析和次级代谢产物合成基因簇预测。结果表明,草酸青霉SG-4基因组全长为31.17 Mb,GC含量为50.5%,包括线粒体基因组在内,共由9条基因支架(scaffold)组成,含有8430个蛋白质编码基因、175个tRNA和50个rRNA基因。与swiss-prot、Pfam、NR、GO和KEGG等数据库相比,COG数据库注释的基因数最多,可达7483个。共线性分析结果表明,SG-4与数据库中报道的其他草酸青霉的同源性有一定差异,且存在多处异位重排现象。通过生物信息学分析发现,SG-4基因组中有28个次级代谢产物生物合成基因簇,其中,14个基因簇的功能未见报道,将NRPS相关基因簇与转录组数据进行对应的同时,分析与三峡肽素合成趋势的相关性,得到9条基因簇,经前期实验验证其中有一条可能是负责三峡肽素合成的候选基因簇。研究丰富了草酸青霉的基因组信息,为全面了解草酸青霉的基因组信息、揭示三峡肽素的生物合成途径奠定基础。

利用离子交换法分离草酸青霉发酵液中的三峡肽素

三峡肽素是草酸青霉(Penicillum oxalicum)发酵液中的一种线性五肽,对柑橘类水果的采后致腐菌有强烈的抑制作用,是一种潜在的水果保鲜剂.实验室主要通过发酵液醇沉淀、旋蒸浓缩、液相制备等方法进行小规模分离.为了提高三峡肽素的大规模分离能力,利用732强酸性苯乙烯阳离子交换树脂和D201大孔强碱性阴离子交换树脂对其进行了分离,探索了分离条件,优化了工艺参数,并分析了分离收率.结果表明:离子交换法可有效分离三峡肽素,阳离子交换树脂的最佳上样pH值为3.2,洗脱pH值为9,洗脱盐氯化钠的浓度为0.5 mol/L,收率可达88.42%,且色素和残糖含量较低.阴离子型树脂的收率略高,可达92.92%,其最佳分离条件为上样pH值为10,洗脱pH值为4,洗脱盐浓度为0.1 mol/L,但是去色素和残糖的能力及脱盐效率要弱于阳离子型树脂.

抗真菌剂三峡肽素抑制指状青霉的转录组学研究

为了分析三峡肽素(Sanxiapeptin)对柑橘类水果的主要采后致腐菌指状青霉(Penicillium digitatum)的抑制机理,本研究首先利用显微技术观察了指状青霉随三峡肽素的形态变化,并分析了细胞壁的保护剂山梨醇与细胞膜的保护剂麦角固醇在三峡肽素在抑制真菌过程中的作用,然后通过BGISEQ-500研究平台,对三峡肽素处理后的指状青霉进行了转录组测序,对测序产生的6.38 Gb序列数据进行了无参转录组分析。结果表明,经三峡肽素处理后,指状青霉的细胞表面形态发生了明显变化。与正对照膜靶点杀菌剂百可得不一样,细胞膜的保护剂麦角固醇可以明显缓解三峡肽素的抑制效果,而细胞壁保护剂山梨醇却会促进其抑菌能力。转录组序列相互比对率为93.66%,显示出较高的测序质量。指状青霉经三峡肽素处理后,超过2000个基因发生了表达变化,主要涉及细胞膜、细胞壁组分、自噬和糖代谢等途径。鉴于三峡肽素与百可得的作用途径不同,本研究选取了仅由三峡肽素引起的530个差异表达基因进行分析,发现这些基因主要与疏水蛋白、麦角固醇合成、聚糖合成及GPI(糖基磷脂酰肌醇,Glycosylphosphatidylinositol)的代谢相关,在17个候选基因中,有8个基因的RT-PCR半定量表达检测与转录组测序结果完全一致。上述结果说明三峡肽素可能通过影响细胞壁或细胞膜等细胞表面的功能,从而起到抑制柑橘采后致腐真菌的作用。

利用转录组学分析三峡肽素生物合成的基因簇

为了分析三峡肽素(Sanxiapeptin)生物合成途径,本文采用BGISEQ-500平台测定了SG-4在200 mL培养4、7 d及300 mL培养7 d时c DNA文库,并对高通量测序产生的6.42 Gb序列数据进行了无参转录组分析。结果表明,转录组序列比对率高达93.88%,差异基因主要集中在抗生素合成、物质转运及氧化还原代谢等途径,在非核糖体肽合成酶(NRPS,Non-ribosomal peptide synthetase)基因簇PDE_01071中,21个基因的表达趋势与物质的含量完全吻合,暗示其可能参与了三峡肽素的合成。

调控草酸青霉产三峡肽素的候选转录因子

草酸青霉Penicillium oxalicum是一种重要的生防菌,本课题组前期从柑橘园附近的一株草酸青霉的发酵产物中得到一种对柑橘主要致腐菌指状青霉P.digitatum具有强烈抑制作用的新型线性五肽—三峡肽素。为了解析三峡肽素的分子调控机制,提高三峡肽素的产量,本研究对课题组前期测定的不同草酸青霉菌株和不同培养条件下的两次转录组数据库进行系统分析。通过建立各比较组间的差异基因集合并取各集合的交集,从478个转录因子中筛选到9个调控强度与草酸青霉的三峡肽素生产水平高度相关的候选转录因子,其中3个与三峡肽素生产负相关,6个与三峡肽素生产正相关,对候选转录因子及其编码基因进行了生物信息学分析,并通过qRT-PCR验证了转录组数据的准确性。本研究为解析三峡肽素分子调控机制奠定理论基础,促进了以三峡肽素为主要成分的果蔬保鲜剂开发,同时也为通过转录组数据挖掘目的基因提供了参考。