苏云金芽胞杆菌菌株YBT-1518插入突变体库的构建及芽胞萌发相关基因的初步研究

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苏云金芽胞杆菌因其杀虫效果好、安全、高效等优点而成为应用最为广泛的杀虫微生物,与其它芽胞杆菌相比,一个显著特点就是在形成芽胞的同时还能产生具有杀虫活性的晶体蛋白。芽胞在外界条件适宜的情况下又能萌发并形成营养体,其中的一些相关机制的研究虽然取得了长足的进步,但仍然有诸多未知的领域有待研究,苏云金芽胞杆菌的芽胞萌发及其相关机制方面的研究报道则更少。本研究利用携带Mini-Tn10转座子的温度敏感型质粒pIC333构建了苏云金芽胞杆菌菌株YBT-1518的随机插入突变体库,寻找和鉴定与芽胞萌发相关的一些基因。通过芽胞萌发实验初筛,以及相差显微镜观察和OD600nm检测的复筛,筛选到一株在萌发剂L-丙氨酸诱导下芽胞不萌发的突变株,命名为MA1。进一步研究表明突变株MA1在其他萌发剂(氨基酸以及糖类物质)的诱导下都不表现出萌发的表型。测序获得了转座子Mini-Tn10插入位点侧翼的核苷酸序列长度达6,250 bp,通过NCBI的序列比对分析,确定转座子Mini-Tn10插入基因的表达产物为葡萄糖酸盐透性酶(gluconate permease,GntP),且插入位点位于gntP基因3’末端。GntP的主要功能是将Na~+,砷酸盐,亚锑酸盐,硫酸盐等离子透过生物膜,推测GntP可能是作为一种通道蛋白或是一种转运蛋白,使得一些离子或小分子物质跨过芽胞衣以及皮层到达芽胞内膜并与其上的萌发受体结合,激活与萌发相关酶的活性,如皮层裂解酶,使芽胞皮层及芽胞衣更具通透性,致使芽胞皮层部分水化,芽胞核心的DPA以及一些阳离子释放,起始芽胞的萌发。通过对实验室已有的YBT-1518基因组文库的筛选以及借助载体pHT304亚克隆文库的构建,筛选得到了包含有完整gntP基因的亚克隆子,命名为pBMBW1,并将pBMBW1转化突变株MA1,得到MA1的回复突变菌株BMBW1,并观察其芽胞的萌发情况,结果显示芽胞萌发的表型并未得到回复,故推测转座子Mini-Tn10的插入突变不仅影响了gntP基因自身的功能,也影响了其侧翼基因(很可能是以操纵子的形式存在)的功能。
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