苏云金芽胞杆菌幕虫亚种菌株YBT-020晶胞粘连表型相关因子的定位研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chinasee_liang
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大多数苏云金芽胞杆菌的伴胞晶体在母细胞一侧形成并随芽胞的成熟裂解而释放到环境中,与芽胞分离。而有些亚种(如幕虫亚种),晶体位于芽胞外壁和芽胞衣之间,在芽胞成熟后不与芽胞分离,形成一种特殊的表型,在本文中称之为晶胞粘连表型(spore-crystal-assosiation,简称为SCA)。本室分离的苏云金芽胞杆菌幕虫亚种YBT-020就具有明显的晶胞粘连现象。   关于晶胞粘连的机制,国内外均缺乏相关研究报道,Wojciechowska等人(1999)从其研究的幕虫亚种中找到两个晶体蛋白基因cry26Aa和cry28Aa,以此为依据,本室也从YBT-020菌株中克隆得到了这两个cry同源基因,并在此基础上展开了一系列研究工作。   对本室已PCR克隆得到的cry26Aa和cry28Aa基因进行测序,并重新设计引物进行PCR置换原基因中的错误碱基。将纠正后的cry26Aa和cry28Aa分别或共同导入到无质粒无晶体突变株BMB171,4Q7,CryB等菌株中,不能产生SCA表型;导入到YBT-020的无质粒突变株中,也不能回复SCA表型。此结果说明仅仅靠特殊cry基因的表达,不足以导致SCA,在YBT-020丢失的大质粒上必然存在晶胞粘连相关因子,而这些因子在BMB171,4Q7,CryB等菌株中是缺乏的。   将能形成菱形晶体的典型基因cry1Ca导入YBT-020中,发现除了粘连的晶体外,还出现了游离的菱形晶体。通常,蛋白质的时空表达是受到启动子的调控,为了分辨SCA取决于cry基因的启动子还是编码区,在cry26Aa和cry28Aa和常规基因cry1Ca的基础上构建了4个融合基因,并将其导入不同的宿主并观察表型。结果发现,由cry26Aa和cry28Aa的启动子和cry1Ca的编码区构成的融合基因导入YBT-020中,产生的晶体表型和天然cry1Ca导入的情形一样,而另两个由cry1Ca的启动子和cry26Aa和cry28Aa的编码区构成的融合基因导入YBT-020中仅能产生粘连型的晶体。此结果说明cry基因的启动子不是SCA的决定因子,YBT-020的SCA机制可能只识别具备特殊序列的晶体蛋白。   构建基因置换载体,对YBT-020进行cry26Aa和cry28Aa的基因敲除,最终得到cry28Aa的基因敲除突变株J2,同时cry28所属的天然大质粒pBMB28上即带上抗性标记。J2依然具SCA表型,说明SCA不需要两个晶体蛋白基因共表达。0ry26Aa虽然没能成功中断,但也得到了在其所在大质粒上插入抗性标记的突变株J1。   以J1和J2为大质粒的供体菌进行了一系列的接合转移实验。结果表明cry26所属的天然大质粒pBMB26上含有SCA形成的帮助因子,而pBMB28上含有帮助晶体稳定存在的因子。同时发现pBMB26质粒遗传不稳定,在转移过程中可能发生缺失;并且其不能单独转移,总和pBMB28共转移,推测其可能对pBMB28有复制依赖性。   为了进一步研究pBMB26上的SCA帮助因子,构建了含有cry26Aa和cry28Aa的大质粒的shot gun文库,并进行了大质粒的测序,拼接和初步的序列分析工作。目前为止得到了一段约为138kb的contig,大致有这样几个功能区:转座;接合转移;复制及DNA修饰;ABC转运子;芽胞萌发。目前为止,还未能找到SCA帮助因子对应的基因。进一步的序列分析和研究正在进行中。
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