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内源强启动子的使用有利于受体细胞调控因子的识别,减少甲基化,促进外源基因整合到染色体上,是提高异源表达的主要策略之一。担子菌中使用最多的内源启动子是来源于糖酵解途径的关键酶基因gpd(Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)基因的启动子,诱导型启动子尚未见报道。因此内源强启动子的克隆将进一步完善银耳芽孢生物反应器。
本研究一方面从gpd基因片段出发,采用反向长距离PCR技术克隆得到了完整的gpd启动子,并初步对其功能区域进行了表达鉴定;另一方面从几种化学诱导剂的筛选出发,采用cDNA-AFLP技术克隆诱导相关的差异片段,初步探讨了诱导型强启动子克隆的有效途径。主要研究结果如下:
1.本实验从gpd基因同源片段出发,经4次反向PCR克隆得到1761bp的上游序列,经预测分析启动子区域落在上游1000bp左右序列内,具有完整的核心元件,两个高分值的起始转录位点。
2.将gpd启动子分成gpd-Trel、gpd-Tre2、gpd-Tre3三段功能区域,以多功能纤维素基因(mfc)为报告基因,成功构建出相应的pgTrel-mfc、pgTre2-mfc、pgTre3-mfc三个表达载体;采用PEG介导的醋酸铝法转化银耳芽孢完整细胞,经刚果红平板法筛选得到28个具有CMC水解能力的共转化子,进一步经PCR鉴定有19个阳性转化子。
3.对19个阳性转化子进行酶活液体发酵,结果表明pgTrel-mfc、pgTre2-mfc、pgTre3 -mfc三个表达载体分别有4个、4个、5个检测到多功能纤维素酶活;与Tr01对照相比各转化子CMC酶活没有显著性差异,木聚糖酶活均显著提高,最高酶活为34.8U/mL(转化子T3-2),其中最高的三株转化子T1-2、T1-3、T3-2与对照相比分别提高126.3%、127.1%、124.3%;与本实验小组构建的S3菌酶活相比,具有一定的提升空间。
4.本试验通过细胞比池法初步探讨了3种化学诱导剂和2种碳源对银耳芽孢生长的影响,其中在PBSB培养基中0.03%NaC1添加量对银耳芽孢的生长有一定的促进作用,柠檬酸、钙离子对银耳芽孢生长没有明显的促进作用;以乙醇为碳源的P培养基下生长速度明显慢于葡萄糖,最大生长量与葡萄糖相近;脱氢酶类的活性检测发现以乙醇为碳源的CM培养基、P培养基比对照分别提高149.4%、321.4%;纤维二糖的生长速度与葡萄糖相似,但最大生长量为葡萄糖的67.8%,具有很大差异。
5.采用cDNA-AFLP技术对乙醇、纤维二糖、葡萄糖三种差异碳源下生长的银耳芽孢进行差异基因的克隆,得到了14条特异性的差异条带,成功回收其中6条差异基因。其中在乙醇与纤维二糖均表达的差异序列,与编码细胞色素C氧化酶、细胞色素b蛋白的基因序列同源,该基因的表达与乙醇代谢途径及胁迫诱导相关。