枯草芽胞杆菌210转化重组体系构建及基因敲除方法探索

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枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)具有较强的抗逆性和抗真菌效果,已广泛应用于植物病害防治。前期工作中,本实验室筛到一株具有优良抗植物病原真菌活性的枯草芽胞杆菌210,应用前景良好。本论文构建了枯草芽胞杆菌210的遗传转化和重组体系,并在此基础上探索其基因敲除方法,为开发枯草芽胞杆菌210在防治植物真菌病害方面的应用奠定基础。本论文以pWB980为供体DNA研究了菌体菌龄、电场强度、海藻糖浓度及电击后复苏培养时间等因素对枯草芽胞杆菌210菌株电转化效率的影响,确定了枯草芽胞杆菌210最佳电转化条件为:菌体浓度为OD600nm=6.44、电场强度为2.0 KV/mm、电击洗液中海藻糖浓度为0.5 M,复苏时间3 h;表明菌龄和电转化条件对转化效率影响较大,同时海藻糖对提高转化效率有一定的作用,这可能与它能够保护电击后的细胞相关。枯草芽胞杆菌210菌株电转化效率最高为9.32×103cfu/μg DNA,虽然枯草芽胞杆菌210可被电转化,但与枯草芽胞杆菌WB800相比其转化能力较低。本论文利用Spizizen两步法检测了枯草芽胞杆菌210的同源重组能力,获得如下结果:以携带红霉素抗性基因的枯草芽胞杆菌SCK6基因组DNA为供体分别转化枯草芽胞杆菌210和WB800,获得相应的转化子;PCR鉴定结果表明转化子中SCK6基因组DNA上的红霉素抗性基因已通过遗传重组整合在了枯草芽胞杆菌WB800和210基因组上。虽然枯草芽胞杆菌210具备同源重组能力,但与枯草芽胞杆菌WB800相比其同源重组能力较弱。为提高枯草芽胞杆菌210的转化重组效率,将SCK6中受木糖诱导的comK基因导入枯草芽胞杆菌210,构建210K。SCK6和210K的感受态峰值均出现在指数生长期结束后2小时(G2)。与初始210菌株相比,210K的转化重组效率提高50倍以上。在建立枯草芽胞杆菌210转化和重组体系的基础上,本论文探索了枯草芽胞杆菌210的基因敲除方法,获得如下结果:(1)在利用温敏质粒探索枯草芽胞杆菌基因敲除方法的过程中,发现该方法存在假阳性率较高、试验周期长、不同菌株温敏差异较大等问题;(2)以携带抗性基因和目标基因两侧同源DNA片段的PCR产物为供体,转化携带木受糖诱导的自然转化感受态调控因子ComK的枯草芽胞杆菌WB800K(本论文第三章构建),但仍未获得靶标基因缺失的突变株。这可能与敲除载体携带的同源片段过短和/或重组效率仍不够高有关。本论文建立了枯草芽胞杆菌210的转化和重组体系,为进一步通过基因工程开发和利用枯草芽胞杆菌210生防潜能创造条件;发现该菌转化能力和重组能力均显著低于枯草芽胞杆菌WB800,其遗传操作相对较困难;通过基因组转化方法,将受木糖诱导的感受态调控因子编码基因comK导入枯草芽胞杆菌210中,为探索枯草芽胞杆菌野生菌株的基因敲除方法奠定基础。
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