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一株广谱有机磷农药降解基因工程菌株的构建与应用的制作方法.docx


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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。一株广谱有机磷农药降解基因工程菌株的构建与应用的制作方法专利名称:一株广谱有机磷农药降解基因工程菌株的构建与应用的制作方法技术领域:本发明涉及一株广谱有机磷农药降解基因工程菌的构建及其应用,属于生物工程技术领域。背景技术:有机磷农药可以抑制乙酰胆碱酯酶的活性,使乙酰胆碱(一种神经传导物质)在肌体组织中积累起来,从而引起某些神经功能紊乱等一系列中毒症状,严重者可使神经麻痹,以致死亡。有机磷农药的使用对人体健康或生态环境构成潜在威胁,很多国家将乐果、敌敌畏、对硫磷等有机磷农药确定为环境优先污染物。80年代初期,美国因农药污染地下水引起中毒事故,而开始对农药污染地下水问题进行调查,在某些地区检测出50多种农药残留,其中属于有机磷的农药及最高检出量(μg/L)为二嗪磷9;乐果190;马拉硫磷23;对硫磷4;甲拌磷20。美国EPA在PGWDB中统计了1971-1999年间所报道的有关地下水农药监测资料,有机磷农药共监测72种,检出的有17种,均为用量大、使用广泛的品种。国内研究者对此也进行大量的研究,徐炜采用高效液相色谱,直接进水检测5份水样中的8种有机磷农药,检出乐果和***对硫磷。康跃惠用C18固相萃取法萃取、GC-FPD测定自来水厂源水中有机磷农药,结果表明源水可检出敌敌畏、敌百虫、久效磷、乐果、对硫磷、***对硫磷。尹明泉研究了德州市农药对地下水污染,检测四个井水的敌敌畏、乐果、马拉硫磷和对硫磷,结果表明有机磷农药对监测区地下水的污染很普遍,最高质量浓度分别为敌敌畏13μg/L;;;。张秋菊等于2000年5月选择喀什地区产棉大县莎车和英吉沙两县,根据地下水水层分布,选择不同深度的地下水层布20个采样点采集水样,分别测定了水中的敌敌畏、敌百虫、甲拌磷、六六六、滴滴涕、功夫菊酯、久效磷、氧化乐果等农药。检测结果表明,20份水样中检出1种、2种和3种农药的份数分别为5份、6份和3份,总检出率为70%。综上所述,有机磷农药污染是一个复杂的多有机磷农药混和污染,降解单一有机磷农药的微生物菌剂已经不能满足生物修复的需求,因此,通过基因工程的手段有目的的将降解不同农药的基因构建于同一株菌中,获得遗传稳定的,符合环境释放条件,同时能降解多种农药的工程菌株。构建基因工程菌的方法主要有基因改造法和质粒转移法两种。质粒的不稳定性会导致外源基因和尤其是抗生素抗性基因的迁移,将外源基因构建于质粒载体而获得的基因工程菌的方法越来越受到限制,因此必须将外源目的基因整合到受体菌的染色体上去。将外源目的基因整合到受体菌染色体上的常用方法主要有同源重组和转座子随机插入。同源重组必须要拥有同源序列才能进行整合,因此,该方法有一定的局限性。应用转座子随机插入通常情况下应用抗生素抗性基因作为正向筛选标记,导致抗性基因的引入,存在环境风险。因此,迫切需要发展能将外源基因整合到受体菌染色体上且不带入外源抗性基因的整合技术,构建生态安全型的基因工程菌株应用于实践。随机插入载体pUTmini-Tn5已经被用来作为插入工具构建工程菌株,但国际上还未见最终不带有外源抗性基因的转座子随机插入载体。反向筛选标记是作为去除抗性基因的常用方法[16_2°],果聚糖蔗糖酶基因sacB可以将蔗糖转换成大分子的果聚糖并使其在阴性菌的周质空间大量积聚而阻止宿主菌与外界的物质传递与运输,从而致使宿主菌停止生长或死亡,只有那些发生了交换事件将sacB基因和抗生素抗性基因删除的菌株才会在添加了蔗糖的选择性平板上生长而得以被筛选出来,本专利利用反向筛选标记sacB基因以PUTmini-Tn5为基础,构建出了染色体无标记随机整合系列载体,并利用该载体构建出遗传稳定、生态安全的广谱有机磷农药降解工程菌株。发明内容技术问题本发明的目的在于针对生产实践中的实际问题和需求,构建遗传稳定的、符合环境释放条件、同时能降解多种农药的工程菌株,为多种有机磷农药污染的修复提供良好的生物材料。技术方案一种基因工程菌株,该菌株Igmp为副球菌(ussp.),2010年3月5日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,地址北京市海淀区中关村北一条13号,中国科学院微生物研究所,。有机磷农药降解基因工程菌株lgmp,构建方法如下1)有机磷农药水解酶基因mpd和oph插入到载体pUTTnsTet将pUTTnsTet载体在LB培养基中培养至对数后期,提取质粒,用限制性内切酶ApaI对质粒pUTTnsTet进行单酶切,回收线性片段;从有机磷农药降解菌PsedudomonasputidaDLL-I中用PCR的方法扩增获得mpd基因(;gctatcacttggggttgac,PCR方法扩增反应体系如下10XTaq聚合酶反应缓冲液5μL,dNTP(20mmol/L)5μL,引物(25pmol/μL)各2μL,Mg2+(25mmol/L)4μL,菌体DNA(约50ng/μL)1μL,TaqDNA聚合酶(5U/μL)0·5μL,加H2OM50μL0反应条件95°C变性5min;94°C30s,55°C30s,72°,30个循环;最后72°C延伸20min),两端引入用ApaI酶切位点,在通过酶切酶连将mpd基因整合进pUTTnsTet,获得的载体命名为pUTTnsTet-mpd。从有机磷农药降解菌Arthrobacterscl_2中用PCR的方法扩增扩增获得oph基因(弓I物序列正向atggcatcactgttgtttcg;gatg,PCR方法扩增反应体系如下:10\1&9聚合酶反应缓冲液5“1^,(1^13(20_01/1)5“1^引物(25pmol/yL)各2μL,Mg2+(25mmol/L)4μL,菌体DNA(约50ng/μL)1μL,TaqDNA聚合酶(5U/μL)0·5μL,加H2OM50μL0反应条件95°C变性5min;94°C30s,55°C30s,72°,30个循环;最后72°C延伸20min),T/A克隆至pMD18-T载体后命名为pMD18_T-0ph,重新设计引物(5,-g-3‘)/(5,-gat-3,)JApMD18_T_oph载体上扩增出前端带有IacZ启动子的oph,(PCR方法扩增反应体系如下10XTaq聚合酶反应缓冲液5μL,dNTP(20mmol/L)5yL,引物(25pmol/yL)各2μL,Mg2+(25mmol/L)4μL,菌体DNA(约50ng/μL)1μL,TaqDNA聚合酶(5U/μL)0·5μL,加H2OM50μL0反应条件95°C变性5min;94°C30s,55°C30s,72°,30个循环;最后72°C延伸20min)将LacZ启动子作为oph基因的启动子,同时在引物的两端引入ApaI酶切位点(划线部位),通过酶切酶连将oph基因整合进pUTTnsTet,获得的载体命名为pUTTnsTet-oph。2)(pUTTnsTet-mpd)、(pRK600)、,5000rpm离心回收菌体,用无菌水洗涤1次,,置于不含抗生素的LB培养基上30°C培养,24h后用无菌水洗下菌体,直接涂布于含ΙΟΟμg/mL链霉素、ΙΟΟμg/mL四环素的LB平板上,48h后挑选长出的单菌落即为获得的接合子。3)筛选发生同向重复序列交换剔除外源抗生素基因的整合子将获得的接合子在10%(w/v)蔗糖的LB培养基中培养过夜,涂布于蔗糖平板,挑取单菌落,同时点接SLB平板(加10%蔗糖、200mg/kg***对硫磷)和TLB平板(100mg/kg四环素),挑选能在SLB平板上生长(且能产生水解圈),。4)(pUTTnsTet-oph)、(pRK600)、,5000rpm离心回收菌体,用无菌水洗涤1次,,置于不含抗生素的LB培养基上30°C培养,24h后用无菌水洗下菌体,直接涂布于含100μg/mL链霉素、100μg/mL四环素的LB平板上,48h后挑选长出的单菌落即为获得的接合子。5)筛选发生同向重复序列交换剔除外源抗生素基因的整合子将获得的接合子在10%(w/v)蔗糖的LB培养基中培养过夜,涂布于蔗糖平板,挑取单菌落,同时点接SLB平板(加10%蔗糖、200mg/kg***对硫磷)和TLB平板(100mg/kg四环素),挑选能在SLB平板上生长(且能产生水解圈),。,转化50mg·kg-1水***硫磷、***对硫磷和乐果仅需36、30和12h。)有机磷农药水解酶基因mpd和oph插入到载体pUTTnsTet5M^M^·(pUTTnsTet)(RongLi,GuangliWang,BinShen,RongWang,YaoSong,ShunpengLi,JiandongJiang,RandomtransposonvectorspUTTnsforthemarkerlessintegrationofexogenousgenesintogram-negativeeubacteriachromosomes,JournalofMicrobiologicalMethods,2009(79):220226)的大肠杆菌在LB培养基中培养至对数后期,提取质粒,用限制性内切酶ApaI对载体pUTTnsTet进行单酶切,回收线性片段;从有机磷农药降解菌PsedudomonasputidaDLL-Ι(刘智,孙建春,李顺鹏.***对硫磷降解菌DLL-I的分离、,1999,147-151)中用PCR的方法扩增获得mpd基因(;gctatcacttggggttgac,PCR方法扩增反应体系如下=IOXTaq聚合酶反应缓冲液5μL,dNTP(20mmol/L)5yL,引物(25pmol/yL)各2μL,Mg2+(25mmol/L)4μL,菌体DNA(约50ng/μL)1μL,TaqDNA聚合酶(5U/μL)0·5μL,加H2OM50μL0反应条件95°C变性5min;94°C30s,55°C30s,72°,30个循环;最后72°C延伸20min),两端引入用ApaI酶切位点,在通过酶切酶连将mpd基因整合进pUTTnsTet,获得的载体命名为pUTTnsTet_mpd。LiiliLI^P華角军胃Arthrobacterscl-2(LiRongetal.,IsolationofanIsocarbophos--2andIdentificationoftheDegradationPathway,JournalofMicrobiologyandBiotechnology,200911;19(11)14391446.)中用PCR的方法扩增扩增获得oph基因(引物序列正向atggcatcactgttgtttcg;gatg,PCR方法扩增反应体系如下IOXTaq聚合酶反应缓冲液5yL,dNTP(20mmol/L)5μL,引物(25pmol/yL)各2μL,Mg2+(25mmol/L)4μL,菌体DNA(约50ng/μL)1μL,TaqDNA聚合酶(5U/μL)0·5μL,加H2O至50μL。反应条件95°C变性5min;94°C30s,55°C30s,72°,30个循环;最后72°C延伸20min),克隆至pMD18-T载体后命名为pMD18_T-0ph载体,重新设计引物(5,-g-3‘)/(5'gat-3,)JApMD18_T_oph本上扩增出前端带有IacZ启动子的oph,(PCR方法扩增反应体系如下=IOXTaq聚合酶反应缓冲液5μL,dNTP(20mmol/L)5yL,引物(25pmol/yL)各2μL,Mg2+(25mmol/L)4μL,菌体DNAG々50ng/yL)lyL,TaqDNA聚合酶(5U/μL)0·5μL,加H2O至50μL。反应条件95°C变性5min;94°C30s,55°C30s,72°,30个循环;最后72°C延伸20min)将LacZ启动子作为oph基因的启动子,同时在引物的两端引入ApaI酶切位点(划线部位),通过酶切酶连将oph基因整合进pUTTnsTet,获得的载体命名为pUTTnsTet-oph。2)(含有载体pUTTnsTet-mpd)、辅助菌Ε·coliPRK600、(王堃等,乐果降解菌L3的分离、鉴定及降解性能,中国环境科学)分别在LB培养基中培养至对数后期,5000rpm离心回收菌体,用无菌水洗涤1次,,置于不含抗生素的LB培养基上30V培养,24h后用无菌水洗下菌体,直接涂布于含100μg/mL链霉素、100μg/mL四环素的LB平板上,48h后挑选长出的单菌落即为获得的接合子。3)筛选发生同向重复序列交换剔除外源抗生素基因的整合子将以上获得的接合子在10%(w/v)蔗糖的LB培养基中培养过夜,涂布于蔗糖平板,挑取单菌落,同时点接SLB平板(LB培养基固体平板加10%蔗糖、200mg/kg***对硫磷)和TLB平板(LB培养基固体平板加100mg/kg四环素),挑选能在SLB平板上生长(且能产生水解圈),。4)(pUTTnsTet-oph)

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