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为了从分子水平上研究哈茨木霉的生物防治作用机制,获得与生物防治相关的目的基因,本研究以哈茨木霉菌丝体为实验材料,构建出含有1.2×10<’6>个克隆的高质量哈茨木霉菌丝体时期的cDNA文库。通过对文库的质量检验,克隆的平均插入片段长度大于1.2kb,文库的重组率为93%。通过与已经完成的真菌基因组研究结果的比较,该文库所包含的克隆数量能够包含哈茨木霉菌丝体时期的表达基因;通过对384个随机克隆的序列测定与生物信息学分析,结果文库的冗余度为13.4%,序列测定的准确性较高,该文库能够满足EST研究以及目的基因筛选的要求。
通过对随机选取的3648个克隆进行序列测定,在去除载体序列、模糊序列、核糖体序列以及小于100bp的序列后,共获得3298条成功EST序列并进行生物信息学分析。经BLASTn程序分析后,共有1874条EST为未知序列;经过聚类分析后,共获得1740条独立基因(Unigenes),其中包含463条重叠群(Contigs)和1277条单拷贝基因(Singlets),构建出哈茨木霉菌丝体时期的基因表达图谱。以独立基因为研究对象,通过与GenBank中的非冗余蛋白质数据库比较分析,结果得到已知功能基因数为964条,其余为未知的新基因。通过GO分类法将已知功能基因进行了分类,与其它真菌研究结果相同,其中与维持机体正常代谢相关的基因所占的比例最大。在对已知功能基因的筛选中,获得了65条与生物防治相关基因,按其作用机制不同划分为与溶菌作用相关基因、与抗性物质作用相关基因、与蛋白酶消化作用相关基因以及与竞争作用相关基因,在基因组水平诠释了哈茨木霉的生物防治作用机制,为进一步获得与生物防治相关的目的基因提供了基础信息与数据。所获得的EST序列已经成功登录到GenBank中。
通过生物信息学分析手段对所构建的cDNA文库进行筛选,并结合基因工程实验技术,成功地获得哈茨木霉几丁质酶v基因的全长cDNA序列并登录到GenBank中。该序列的长度为1360bp,包含一个1194bp的完整开放阅读框,编码397个氨基酸。其理论分子量为44kDa,等电点为5.18,与里氏木霉(Trichodermareesei)的几丁质酶基因的同源性为89%。在氨基酸水平上,具有较高的保守性。将克隆载体用XhoI和EcoRI双酶切后,成功地获得目的基因;将目的基因连接到表达载体pYES2上,构建出含有几丁质酶v基因的重组子pYES2-ChiV,并通过完整细胞转化法转化酿酒酵母H158菌株,成功地获得了大量的酿酒酵母转0化子。通过对酵母转化子菌落PCR检验和质粒双酶切鉴定,证实了成功转化。采用RT-PCR手段和Northern杂交技术在分子水平上对酵母转化子进行了检测,结果显示,该基因在酿酒酵母转录水平上成功表达。酵母转化子在半乳糖诱导表达培养后,以胶态几丁质为作用底物,采用DNS法研究酵母转化子在不同时间、不同温度以及不同pH值条件下的酶活活性,结果显示,转化子在诱导培养60小时所产生的几丁质酶活性最高,该酶的最适反应温度是37℃,在pH6和pH8时的活性较强,为几丁质酶在生物防治中的应用奠定基础。