根癌农杆菌介导的蛹虫草插入转化及突变功能基因的分析

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yoyoyu2008
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蛹虫草(Cordyceps militaris)是一种具有多种药用功效和市场价值的虫生真菌,在蛹虫草子实体产业化培养过程中,如何克服菌种退化、提高活性成分以及增强感染昆虫的能力是目前国内外研究的热点。   本论文以蛹虫草菌株JM4为材料,利用根癌农杆菌介导转化(ATMT)方法构建蛹虫草真菌的突变子库,测定不同因素对转化效率的影响,优化农杆菌介导转化的条件,测定突变子的退化特征,获得和分析蛹虫草退化相关基因;构建转gfp基因的蛹虫草;分析退化相关基因-细胞色素氧化酶亚基I(coxl)及其I型内含子的分子特征;为进一步研究虫草菌菌种退化机制、感染昆虫的机制以及活性成分代谢相关基因提供基础,为提升蛹虫草产业化关键技术提供科学依据。   利用ATMT方法成功构建了蛹虫草的突变子库,优化了转化参数(如农杆菌与分生孢子液的浓度比、共培养基的pH值等)。测定结果表明:蛹虫草的插入转化效率范围为每105个分生孢子30-600个转化子;乙酰丁香酮(AS)对蛹虫草ATMT的预培养和共培养并非必需;T-DNA特异片段的PCR检测和Southern杂交结果表明,67-88%的转化子中插入了T-DNA,55-80%的转化子是单拷贝插入;培养基中AS的存在与否影响阳性克隆率和单拷贝率。   对600个转化子进行菌丝和子实体培养、虫草素定性测定以及感染昆虫(大蜡螟Galleria mellonella幼虫)测定,筛选到菌丝和子实体培养产量相关特征退化、虫草素生成受阻以及感染昆虫特征异常的特殊转化子;以有效的TAIL-PCR方法检测特殊突变子的T-DNA侧翼序列结果表明,影响子实体生长过程的相关基因包括细胞色素氧化酶亚基I、依赖ATP解旋酶和类泛素蛋白活性酶基因;与虫草素代谢相关的基因包括葡萄糖-甲醇-胆碱氧化还原酶和端粒酶逆转录酶基因;与感染昆虫特征相关的基因包括丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因。   构建了适合根癌农杆菌介导转化真菌的、具有gfp表达框的二元载体pATMTl-pgt,利用ATMT转化获得了转gfp基因的蛹虫草菌株;通过PCR检测、Southem杂交和荧光显微镜观察,确定gfp基因转入蛹虫草基因组中并展示明显的绿色荧光:观察到蛹虫草菌感染大蜡螟后的幼虫体液和体内的明显变化;转gfp基因的第二代转化子具有正常的子实体产量和感染昆虫能力。   利用TAIL-PCR获得了蛹虫草中2643bp的细胞色素氧化酶亚基l(coxl)基因,该基因含有细胞色素氧化酶的编码区和一个带有LAGLIDADG归巢内切酶ORF的I型内含子;利用RT-PCR,Northern blot和生物信息学的方法对coxl基因进行了转录、剪接、进化系统和RNA二级结构等分析,结果表明coxl编码区的亲缘关系与目前虫草菌和相关真菌的分类系统十分吻合,但虫草科或虫草属的I型内含子序列的进化亲缘关系却存在很大的区别。
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