论文部分内容阅读
植物病害是阻碍农业和林业增产的巨大难题,其中,由真菌引起的疾病占植物病害的80%,传统的防治方式主要依赖于化学农药,但这对环境和人类健康都有重大影响,相比之下,生物防治会更安全些,因而被认为是取代化学制剂的主要后备军。据报道,一些木霉菌株具有高效的防治植物疾病的能力,而且水解酶被认做是抵御过程中的最主要力量。深绿木霉是众所周知生防能手,它能产生枯草杆菌蛋白酶(SS),这种蛋白酶在生物防治发展中有重要的作用。本研究是从生防菌株深绿木霉ACCC30153中克隆出了枯草杆菌丝氨酸蛋白酶基因SS42。SS42基因中包含一个开放读码框(ORF),编码区伞长1328bp,有三个内含子编码434个氨基酸组成的蛋白质,蛋白质分子质量42.55kDa,等电点5.53,为疏水蛋白。BlastP结果显示,SS42序列是Peptidases_S8_S53_superfamily家族成员,且与里氏木霉QM6a的蛋白酶相似性最高,达到98%。SignalP显示SS42氨基酸在第21和22位有个长达21个氨基酸的信号肽。Swissmodel软件预测到SS42蛋白酶椭圆型的三维结构。用荧光定量RT-qPCR的方法分析九种不同的培养基培养下的深绿木霉SS42基因的表达。九种培养基分别是,MM,C饥饿,N饥饿,1%山新杨茎粉,1%山新杨叶粉,1%叶枯痫原菌细胞壁,5%叶枯病原菌发酵液,1%杨树烂皮病病原菌细胞壁,5%杨树烂皮病病原菌发酵液培养基。定量结果显示在不同条件处理下,SS42基因表达均为上调状态,而且在1%叶枯病菌细胞壁培养下4h时表达倍数最高,是未处理时的177.29倍。综合比较实验数据说明,深绿木霉ACCC30153菌株既能与植物也能与植物病原菌互作,且在互作过程中SS42基因可以高效表达。将SS42基因与pGEX-4T-2质粒连接,转化入大肠杆菌BL21感受态,用IPTG诱导异源表达。SDS-PAGE电泳检测出一条清晰的条带,大小在68kDa,这表明重组质粒pGEX-SS42成功导入了大肠杆菌,并产生重组蛋白。用不同浓度的IPTG、不同温度、不同时间以及不同起始OD值等条件下培养重组菌株,得到的表达产物均为包涵体蛋白,再用电纯化法对蛋白进行纯化,得到清晰、单、浓度较高的rSS42重组蛋白。用福林酚法对重组蛋白酶rSS42进行活性研究,重组蛋白酶在30-60℃,pH4-8.5条件下仍有稳定活性。重组菌株培养4h时,分泌的重组蛋白表达量最高,活性最大,40℃,pH=7环境下蛋白酶活性最高为20U/mL用深绿木霉ACCC30153与五种植物病原菌(尖镰孢菌、核盘菌、叶枯病菌、杨树烂皮病菌、立枯丝核菌)对峙培养,整个培养过程中,木霉在生存空间、营养摄取上始终占据绝对优势,能不同程度的抑制病原菌的生长。用重组蛋白酶rSS42对五种病原菌进行抑菌实验表明,rSS42对病原菌抑制作用效果明显,直观证明了其高效的生防功能。总之,深绿木霉ACCC30153菌株中的枯草杆菌丝氨酸蛋白酶SS42基因的成功获取为蛋白质功能和性质的研究奠定了基础;成功表达得到重组蛋白rSS42为并证明其高效的生防效能,为蛋白酶制剂类生物农药的研制奠定了基础。