可人工控制的假單胞菌工程菌株研製與套用

可人工控制的假單胞菌工程菌株研製與套用

《可人工控制的假單胞菌工程菌株研製與套用》是依託上海交通大學,由梁如冰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

  • 中文名:可人工控制的假單胞菌工程菌株研製與套用
  • 項目類別:青年科學基金項目
  • 項目負責人:梁如冰
  • 依託單位:上海交通大學
項目摘要,結題摘要,

項目摘要

因極強的環境適應能力和獨特的代謝途徑,假單胞菌已成為生物防治和環境生物修復的候選菌株,美國FDA也已將螢光假單胞菌列為可進行田間釋放的環境友好菌株。雖然很多假單胞菌有生物防治和/或生物修復的功能,但因具有潛在的或明顯的生物安全風險而無法進行環境釋放。即使是FDA批准可使用的螢光假單胞菌,也未能排除其長期使用可能導致的環境污染風險。因此,研製可人工控制的假單胞菌株是控制假單胞菌環境污染、擴大假單胞菌套用範圍的關鍵。本項目的主要研究內容是利用我們建立的重組酶誘導的基因敲除系統,研製L-阿拉伯糖致死的假單胞菌工程菌株;測試這類工程菌株在不同環境中的生存狀態、代謝能力、以及L-阿拉伯糖誘導致死的效率。本研究的成功將有利於增加可進行野外釋放的假單胞菌株系,消除假單胞菌野外釋放的潛在污染。

結題摘要

假單胞菌是生物防治和環境生物修復的候選菌株,具有重要的理論與實際套用價值。但因假單胞菌本身具有潛在的或明顯的生物安全風險,現仍難於進行安全的大規模環境釋放與套用。因此,研製可人工控制的假單胞菌株是控制假單胞菌環境污染、擴大假單胞菌套用範圍的關鍵。本項目的主要研究內容是利用我們建立的重組酶誘導的基因敲除系統,研製L-阿拉伯糖致死的假單胞菌工程菌株;測試這類工程菌株在不同環境中的生存狀態、代謝能力、以及L-阿拉伯糖誘導致死的效率。結果顯示,我們成功構建了三種假單胞菌工程菌株,其染色體上均整合了受L-阿拉伯糖操縱子調控的FLP重組酶基因,同時其必需基因dnaE兩側均帶有正負篩選標記基因和兩個FRT位點。所有整合基因均可以正常轉錄與表達,菌株的生長代謝正常。實驗室培養條件下的測試結果顯示三種工程菌株的生長代謝情況正常,與野生型差別不大;利用0.2%L-阿拉伯糖在基本培養基中連續誘導三小時,可誘導細胞發生高效持久的必需基因敲除反應,其細胞致死效率高達98%;無誘導物加入時,則不會誘導細胞致死現象。不同環境條件模擬測試的結果顯示,三種工程菌株均在土壤環境和植物根際的生長情況好於淡水環境,其環境中的生長速度比實驗室培養條件緩慢,增長速度受環境營養條件、環境溫度及離子強度等影響。在土壤環境和植物根際環境下,三種工程菌株均可較正常生長並相對長期存在;一段時間培養後,可逐漸成為環境中的相對優勢菌株並向周圍遷移,但不影響原有環境中的微生物菌株生長。細胞存活測試結果顯示,在土壤和植物根際環境下,中低濃度的L-阿拉伯糖可實現高效的細胞致死效果,其效率與實驗室條件下的效率基本相當;而在水體環境中則需略高誘導物濃度才可實現。因此,所構建的工程菌株可被阿拉伯糖有效致死,具有較高生物安全性,可用於環境釋放。目前,國內外尚無類似的研究報導。本研究的成功可消除假單胞菌的環境威脅,提高其生物安全性,增加可進行野外釋放的假單胞菌株系。後續我們將繼續構建的工程菌株進行野外釋放,測定其生長代謝與環境安全性等;同時,將該系統整合到環境污染物高效降解假單胞菌菌株,實現安全可控的環境污染物分解與環境修復。

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