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龟裂链霉菌(Streptomycesrimosus)属于革兰氏阳性细菌,具有复杂的形态发育和分化过程,同时也能产生丰富的次级代谢产物。由于其能产土霉素(Oxytetracycline,OTC),该菌已成为OTC的主要商业化生产菌株。S.rimous与其他土壤细菌一样,在生长过程中常要面对不同的生长环境以及生存压力,长期进化过程中形成了一套完整的形态分化和代谢调控机制。本论文拟对S.rimous的抗环境胁迫因子rsigB及其功能进行研究。研究结果如下: 1.S.rimosussigB家族调控因子rsigB的基因克隆与鉴定 模式菌M4018的培养过程发现,在一定压力条件下(42℃,pH呈碱性)M4018产生红色素而不是伴随土霉素合成过程中大量合成的棕色素,同时土霉素的产量很低,推测在上述压力下M4018中的压力应激机制导致了这种代谢途径的迁移。M4018基因组测序已由本课题组和英国Strathclyde大学Hunter教授课题组共同完成(数据未全部公开),在基因组信息的分析中发现一可能与压力应激以及次级代谢途径调控相关的σ因子,经序列的同源性比对发现其与天蓝色和灰色链霉菌中的sigB家族调控因子的同源性达到75%以上,将其命名为rsigB。 2.rsigB基因在大肠杆菌中表达及其抗逆性研究 以pET28a为载体,构建表达质粒pET28a-rsigB,并转化大肠杆菌获得重组子E.coliBL21/pET28a-rsigB。重组菌可耐受50℃高温,1MNaCl,以及8mmolH2O2的不良生长环境,表明RsigB蛋白的表达能够增强大肠杆菌对高温、高渗透压,以及强氧化还原生长环境的抗逆性。 3.RsigB在S.rimosusM4018中的功能分析 在S.rimosusM4018中增加一拷贝的rsigB基因,结果表明,与出发菌株相比,突变株对渗透压和氧化还原压力的耐受性均显著提高,但其过量表达不能激活S.rimosus中类胡萝卜素生物合成途径。 在M4018中阻断rsigB基因,结果表明rsigB缺失株的气生菌丝和孢子发育都提前,而增强rsigB表达的突变株延迟了分化。荧光定量PCR分析推测rsigB能够影响气生菌丝分化指示基因chpE,通过影响这个基因的表达从而调控气生菌丝及孢子的形成。实验结果阐明了rsigB具有胁迫应答和形态分化双重调控作用。