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嗜肺军团菌是军团病的致病菌,其致病性在于它可在肺巨噬细胞中进行胞内繁殖,并导致巨噬细胞裂解和凋亡。自从被发现以来,该菌以其独特的胞内寄生行为以及毒力分泌系统引起了各国细菌遗传学学家的兴趣,成为细菌胞内繁殖研究的模式生物之一。然而,对该菌的遗传转化和载体系统的研究相对落后于其分子遗传学的进展,较低效率的转化方法以及为数不多的载体类型限制了很多遗传筛选方法的应用。本文致力于发展嗜肺军团菌的遗传转化研究平台,包括高效电转化方法的建立和新型载体系统的鉴定与分析,为以后各种遗传筛选方法的开展提供了有力的工具。
通过对电转化的各种因素,包括电场强度、脉冲时间、感受态细胞浓度、DNA的量等进行了优化,获得了目前最高的转化效率(约6×107转化子/μgDNA)。最优化的实验条件为高电压(>24kV/cm)、短脉冲时间(2.3-4.2ms)和高感受态细胞浓度(>3×1011细胞/mL)。
在利用GFP显色筛选ColE1型高拷贝质粒突变株的实验中,成功获得了两株新的高拷贝质粒pBG307和pBG309。pBG307的复制区RNAⅡ启动子处有一个C→T的点突变,使其拷贝数比野生型提高了10倍以上;pBG309也拥有这个点突变,并在RNAⅠ与RNAⅡ的重叠处存在一个C→A的点突变,使其拷贝数比pBG307还要高。利用PCR定点诱变技术构建了单独具有后一个突变的质粒pBG308,并对这三种高拷贝质粒进行了分析。结果表明,位于RNAⅡ启动子的突变是决定ColE1型质粒在嗜肺军团菌中高拷贝复制的关键位点。利用基于GFP的流式细胞术对携带这些质粒的嗜肺军团菌培养物作了分析,表明这些质粒的稳定性也比野生型质粒有所提高。这些高拷贝的GFP质粒可以直接运用于嗜肺军团菌的菌落表型筛选,具有良好的应用前景。
本文还通过对一种具有来自空肠弯曲杆菌内源质粒pIP1455复制区的质粒pCJP3进行了鉴定和分析。结果表明这种质粒在嗜肺军团菌中具有较低的拷贝数(约3.6)和较高的质粒稳定性,但在大肠杆菌中却难以复制。这种新型的低拷贝质粒可应用于基因互补与低量表达的遗传技术中。