芽孢杆菌脂肽类抗生素多样性与罗克霉素合成酶启动子关键调控因子的初步研究

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芽孢杆菌是重要的生物防治资源,能够产生丰富的具有极高生物工程利用价值的脂肽类抗生素。目前芽孢杆菌研究的比较详细的脂肽类化合物有表面活性素家簇(surfactins)、伊枯草素家簇(iturins)、泛革素家簇(fengycins),芽孢杆菌脂肽类抗生素是抑制植物病原真菌的主要成分。为了明确55株芽孢杆菌(Bacillusspp.)菌株对3个植物病原真菌(小麦纹枯病菌 Rhizoctonia cerealis、小麦赤霉病菌 Fusarium graminearum、西瓜枯萎病菌 Fusarium oxysporum f.sp.niveuum)抑菌活性及与其产生的脂肽类抗生素种类的定性定量关系,本文采用平板对峙培养法、PCR扩增脂肽类抗生素合成相关基因、质谱及液相色谱分析方法。结果表明芽孢杆菌脂肽类抗生素是抑制植物病原真菌的主要成分,芽孢杆菌产生的3大家簇脂肽类抗生素中fengycins和surfactins种类单一,iturins类型多样。55株芽孢杆菌基因组PCR扩增结果与质谱检测结果表明,73%三种抗生素基因扩增结果与质谱检测结果一致,27%结果不相符。根据iturins的色谱峰出峰时间及峰型分为4大类,发现iturins结构类型及分泌量与芽孢杆菌抗真菌活性密切相关。根据对质谱峰质量的推测发现了 2种未知的脂肽类物质,对其结构及生物活性需要进一步探索。为进一步分析三种脂肽类抗生素对植物病原真菌的抑菌作用,我们挑选了 一株代表菌株解淀粉芽孢杆菌B1619(Bacillus amyoliquefaciens)进行三种脂肽类抗生素的分离及鉴定。生防菌株B1619能有效防控番茄枯萎病的发生和为害,本实验从该菌株发酵液上清中分离脂肽类抗生素。利用盐酸沉淀、甲醇抽提法等方法、选取SupelcleanTM LC-18柱及PHASEHF-NH2柱对三种脂肽类抗生素粗提物进行分离;利用PCR技术、MALDI-TOF-MS和HPLC分析、鉴定三种脂肽类抗生素;采用平板对峙培养分别测定三种脂肽类抗生素粗提物对番茄枯萎病菌(Fusarium oxysporuum f.sp.lycopersici)的抑菌活性。通过分析发现,分别在60%、70%和100%甲醇洗脱液中分离到 bacillomycinL、fengycins 和 surfactins。平板对峙法实验结果表明 bacillomycinL和fengycins对番茄枯萎病菌有较强的抑菌效果,surfactins的抑菌活性较弱。B1619菌株分泌三种脂肽类抗生素,其中对番茄枯萎病菌生长抑制中起重要作用的抗生素是bacillomycinL 和 fengycins。枯草芽孢杆菌是生防模式菌株,罗克霉素(locillomycin)是在枯草芽孢杆菌Bs916中发现的一种新的脂肽类抗生素,其启动子ploc受到多种蛋白调控因子的作用。克隆报告基因极耐热木聚糖酶基因xynB(GenBank登录号:AY340789),将其与罗克霉素启动子融合,构建融合质粒载体pXYNB2,将其转化到枯草芽孢杆菌Bs916中,获得重组枯草芽孢杆菌(Bs916/pXYNB2)。对ploc启动子区域进行不同长度的截短,探究多个蛋白调控因子对ploc启动子转录水平的影响。比较重组菌(Bs916/pXYNB2)、15个截短基因重组菌(Bs916/ApXYNB2)和对照菌株(Bs916/pRP22)之间报告基因木聚糖酶活的差异,结果显示,当逐一切除1 re及9 hpr,重组菌△1 resD及△9 hpr木聚糖酶活下降较明显,推测这两个蛋白调控因子在pploc启动子中起非常关键的正调控作用;而切除2 spoⅢD及8spoAⅡ两个调控因子时,重组菌△2spoⅢD及A8spoAⅡ木聚糖酶上升显著,推测这两个蛋白调控因子在ploc启动子中起非常关键的负调控作用。
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