转座子随机突变芽孢杆菌的研究进展
《芽孢杆菌属》课件
• 芽孢杆菌属简介 • 芽孢杆菌属的生态分布 • 芽孢杆菌属的基因组学研究 • 芽孢杆菌属的抗逆性研究 • 芽孢杆菌属的应用前景
01
芽孢杆菌属简介
芽孢杆菌属的分类
芽孢杆菌属属于革兰氏阳性菌，是厌氧菌中的一种。
根据其生理生化特性，芽孢杆菌属可以分为多种不同的种类，如嗜热芽孢杆菌、嗜 酸芽孢杆菌等。
芽孢杆菌属在自然界中广泛分布，尤其在土壤、水和动物肠道等环境中更为常见。
芽孢杆菌属的形态特征
芽孢杆菌属的菌体呈杆状或球状，单个或成对排 列。
芽孢杆菌属的菌体染色后呈紫色，无鞭毛，不形 成荚膜。
芽孢杆菌属的菌落形态因种类不同而有所差异， 但多数呈圆形、隆起、湿润、有光泽。
芽孢杆菌属的生理生化特性
01
随着测序技术的发展，越来越多的芽孢杆菌属物种的全基因组被测 序和解析，为研究其进化、分类和系统发育提供了重要信息。
功能基因组学研究
通过基因敲除、基因过表达等方法，鉴定功能基因并研究其在特定 生理过程和环境适应性中的作用。
比较基因组学研究
通过比较不同物种的基因组序列，分析基因组的进化规律和物种间的 亲缘关系。
03
芽孢杆菌属的基因组学研究
芽孢杆菌属的基因组结构
基因组组成
芽孢杆菌属的基因组由一个或多 个环状染色体组成，通常包含数 个质粒和转座子。
基因组大小
不同种类的芽孢杆菌属的基因组 大小差异较大，从数兆碱基到数 百兆碱基不等。
基因组特征
基因组中包含许多必需基因，如 参与细胞生长、分裂和代谢等过 程的基因，以及一些与环境适应 性相关的基因。
污水处理
利用芽孢杆菌属的降解能力，有效去除污水中 的提高污水的处理 效率和稳定性。
转座子相关技术在微生物功能基因组研究中的应用
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已知， 因此为目前正在进行的炭疽杆菌中 突 变 基 因 的 克 隆 、 测序 和定位分析打下了基础， 有望发现新的芽孢形成相关基因。 越来越多的实例表明，转座子 诱 变 技 术 是 一 种 成 熟 的 基 因 功能研究技术，目前已广泛地应用于 微 生 物 功 能 基 因 组 的 研 究 中。虽然该方法还存在着工作量大等问题， 但随着技术的不断完 善， 它必将对基因功能的研究起巨大的推动作用。
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目前， 应用转座子诱变技术已经对 枯 草 芽 孢 杆 菌 、 胎儿弯曲 菌、 大肠杆菌、 嗜血流感菌、 幽门螺杆菌、 产单核细胞李斯特菌、 脑膜炎奈瑟菌、 普通变形杆菌、 铜绿假单胞菌 、 鼠伤寒杆菌、 肺炎 链球菌、 小肠结肠炎耶尔森菌和酿酒酵母 进 行 了 研 究 分 析 ， 并找 将含有 到 了 许 多 功 能 未 知 和 已 知 的 基 因 。 %"") 年 ， XCGIC3 等［#］ 得到近 % +"" N3>;: 的质粒 OENY) 转入产单核细胞李斯特菌中， 个突变体克隆， 从这些克隆中筛选到 !1 个 对 盐 及 碱 压 力 敏 感 的 突变体， 并从中发现了 ’ 个新的与盐及碱压力有关的基因。本文
mutator超家族转座子研究进展
Hereditas (Beijing) 2020年2月, 42(2): 131―144 收稿日期: 2019-09-27; 修回日期: 2019-12-17基金项目:国家自然科学基金面上项目(编号：31871642)资助[Supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 31871642)]作者简介: 从春生，博士研究生，研究方向：生物化学及分子生物学。
E-mail: congchunsheng@ 通讯作者:李玉斌，研究员，博士生导师，研究方向：生物化学及分子生物学。
E-mail: liyubin@DOI: 10.16288/j.yczz.19-301网络出版时间: 2020/1/2 18:26:20URI: /kcms/detail/11.1913.R.20191231.1146.001.html综 述Mutator 超家族转座子研究进展从春生1，李玉斌1,21. 中国农业科学院生物技术研究所，北京 1000812. 青岛农业大学农学院，青岛 266109摘要: 转座子是一类可以在基因组中不同遗传位点间移动的DNA 序列，在其转移过程中有时会伴随自身拷贝数的增加。
作为基因组的重要组成部分，转座子可以通过多种方式影响宿主基因及基因组的结构与功能，进而在宿主的演化过程中扮演重要角色。
目前依据转座过程中间体类型的不同可以将其分为I 类转座子和II 类转座子。
Mutator 超家族转座子是20世纪70年代在玉米(Zea may L.)中发现的一类特殊的转座子，其属于II 类转座子，广泛存在于真核生物基因组中，包含遗传特征明晰可分的众多转座子家族。
此外，该超家族转座子转座频率高，倾向于插入基因富含区及低拷贝序列区，可快速产生大量新的突变体，目前已被广泛应用于正向及反向遗传学研究。
本文结合近年来相关研究结果，围绕Mutator 超家族转座子的分类组成、结构特征、转座机制、插入偏好、靶位点重复序列以及玉米自主性MULEs 元件展开综述，并对转座子研究面临的问题及未来研究方向进行了探讨，旨在与研究领域内的同行探讨相关研究的可能突破点、未来发展方向及可能产生的重大影响。
芽孢杆菌分类与应用研究进展
着极为密切的关系。 陆地和深海的各种环境，包含10897 m深的马里亚纳海沟 都有分离到芽孢杆菌（Hideto Takami, 2008）。 芽孢杆菌的生长范围很广，pH 2-12, 温度5-78 ℃ ，需盐性 0-30%NaCl，气压0.1 Mpa至最少30 Mpa。 张华勇等（2003）用两种多样性指数研究了红壤中芽孢杆 菌的分布。 唐志燕等（2005）研究发现土成都郊区土壤中存在大量的 芽孢杆菌，且芽孢杆菌属是土壤中的优势属。
+ 农业 生物农药苏云金芽孢杆菌Bt，巨大芽孢杆菌对大豆有促生
作用（2009，周怡等），枯草芽孢杆菌的产品：国内产品 “亚 宝”、“麦丰宁”、“百抗”，国外产品 OST713、GBO3、 MBI600、FZB24。
+ 医学 枯草芽孢杆菌活菌剂，地衣芽孢杆菌（整肠生）
+ 已购买芽孢杆菌标准菌株97株
+ 芽孢杆菌的保藏
+ 德国微生物保藏中心DSMZ 菌种收集保藏最全的一个，
也是分类方面做的最好的
+ 常用菌种保藏方法 斜面法、穿刺培养保存法、 +
-70 ℃甘油悬液保存、真空冷冻干燥保存
+ 工业 解淀粉芽孢杆菌的突变体GR600大大提高鸟苷的生产量，
问清江等（2010）筛选到耐碱性木聚糖酶产酶的芽孢杆菌菌株； 丁钰力等（2010）研究发现枯草芽孢杆菌为指示生物的微生物 传感器能真实反映石油废水的毒性情况。
+ 1872年Cohn根据细菌的形态特征命名了芽孢杆菌属
(Bacillus)，并将枯草芽孢杆菌重命名为Bacillus subtilis。
+ 芽孢杆菌分类历史
+ 2个里程碑
Ruth Gordon 整理了《伯杰氏细菌鉴定手册》中芽孢 杆菌属的分类情况。 Approved List of Bacterial Names的出版(Skerman et al., 1980)。
芽孢杆菌在畜牧业中应用的研究进展d 文档
芽孢杆菌在畜牧业中应用的研究进展Tsunekan等（1972）最早研究芽胞杆菌对动物机体的作用。
从20世纪80年代起，一些学者研究用芽胞杆菌作为微生态制剂。
Hattori（1981), Peo（1984）Wheeler（1986)，Ahress（1987）和英国Rowet研究所的研究人员等都对芽胞杆菌在动物中的应用及其作用机理做了许多研究工作。
在国内，康白于1984年首先以蜡样芽胞杆菌DM423研制成新型制剂“促菌生”，开创了国内用芽胞杆菌研制微生态制剂的先例，此后，产生了一系列的芽胞杆菌制剂产品，如何明清的“调痢生“、吴铁林的“救肠生”.等等。
芽孢杆菌类制剂是利用正常微生物群成员或环境中的有益芽孢杆菌，通过鉴定、筛选、培养、干燥等系列工艺制成的一种新型活菌制剂，具有防治疾病、促进生长等功效，且无毒、无残留。
芽孢杆菌是一类好氧生长，可形成芽孢的革兰氏阳性菌，是国家允许使用的饲料微生物菌种。
芽胞杆菌具有抗逆性强、耐高温、易贮存等独特生物学性，囚此受到人们的广泛关注，并己成为一个研究热点。
现将饲用芽胞杆菌的种类、作用机理、影响因素及在畜牧业中的应用效果作一综述。
一、饲用芽胞杆菌的种类目前国际上允许直接饲用的微生物菌种达42种（美国食品与药物管理局与美国饲料协会1989)。
我国农业部1999年公布干酪乳杆菌、枯草芽孢杆菌、纳显芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、啤酒酵母等12种可直接饲喂动物。
对于饲用芽孢杆菌，由于各国研究水平不一，其允许使用菌种有所不同。
随着研究的不断深入，不断有新菌种应用于饲料工业，国内外文献报道用于畜禽生产中的芽孢杆菌种类主要有蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌，另外还有环状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、东洋芽孢杆菌等。
二、作用机理1生物夺氧研究表明幼龄畜禽出生:时，其消化道内通常是无菌的，出生后3h在胃肠道中可发现入侵的细菌，12h后可在大肠中检测到。
按照需氧菌、兼性仄氧菌、严格仄氧菌的演替顺序，最终形成以乳酸杆菌、双歧杆菌等仄氧菌为优势菌群。
水稻转座子研究进展
水稻转座子研究进展
高东迎;何冰;孙立华
【期刊名称】《植物学报》
【年(卷),期】2007(024)005
【摘要】转座子是植物基因组的重要组成部分,对于研究植物基因组进化等具有重要意义.随着水稻全基因组测序计划的开展和完成,水稻转座子研究取得了极大进展,目前已经在水稻基因组中发现了几乎所有类型的转座子,约占水稻基因组的35%.在正常情况下,大多数水稻转座子不具有转座活性,但是在特定的条件下(如组织培养或辐射等),水稻基因组中沉默的转座子可以被激活,从而可能导致插入突变并影响基因的表达.在水稻中已鉴定出6个有活性的转座子,其中Tos17已被应用到水稻功能基因组研究中.转座子序列的新的分子标记转座子展示(transposon display,TD)现已被开发,并在水稻遗传作图和遗传分化研究中得到应用.
【总页数】10页(P667-676)
【作者】高东迎;何冰;孙立华
【作者单位】江苏省农业科学院粮食作物研究所,南京,210014;江苏省农业科学院粮食作物研究所,南京,210014;江苏省农业科学院粮食作物研究所,南京,210014【正文语种】中文
【中图分类】Q94
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转座子插入突变和转座子实际应用
4、生态环境污染的生物修复
由于基因的可变性及转座子的遗传调 控， 许多微生物能够利用人工合成的 化学物质，与微生物分解代谢相关的 基因往往与插入元件相连。当环境污 染时，转座子转移频率提高，增加了 微生物种群的生物降解潜力。
5、转基因生物的克隆
在细胞工程中，转座子可作为有力的工具 和基因载体系统用于克隆转基因生物。基 因组插入质粒P因子已成功克隆转基因果蝇。 通常认为，转座子的插入能引起新的突变 体形成，但其副作用也许会抵消由转基因 提供的任何优势，以可移动DNA片段作为 载体尚存在转移基因结果的不稳定现象和 内源跳跃基因的相互影响。因此，这方面 的应用还处于探索阶段。
反向PCR法
• 该方法的操作步骤为，提取转座子插 入形成的突变体的染色体，用适宜的 限制性内切酶消化后，用连接酶进行 酶切片段的分子内自连，然后用一对 位于转座子上的外向型引物进行PCR 扩增， PCR产物直接测序或克隆在T 载体上测序， 获取转座子插入位点周 围序列的信息。
六、转座子的应用
❖ 基因的标定
交叉结构(单链转移复合
图 23－41 转座模型。Mu 转座产生交换结构，此结构通过复制产生共合体， 共合体中的转座子之间发生交换产生 2 个重组子。
四、转座的遗传学效应
❖ （1）插入突变失活或改变基因表达的 模式。
插入突变失活是转座的最直接效应，但 转座也可以通过干扰宿主基因与其调控元件 之间的关系或改变DNA的结构而影响基因的 表达。
转座子插入突变和转座子实 际应用
内容提要
一、转座子的发现 二、转座子的分类 三、转座子的转座机制 四、转座子的遗传效应 五、转座子插入位点的鉴定方法 六、转座子的应用
一、转座子的发现
转座子（transponson,简称Tn）, 又称易 位子，是指存在于染色体DNA上可以自主 复制和位移的一段DNA序列。
转座子标签技术是利用转座子作探针克隆出突变基因
转座子标签技术是利用转座子作探针克隆出突变基因，再用突变基因做探针，从野生型个体中分离并克隆出野生型基因，最终得到完整的基因的技术方法。
转座子标签（transposon tagging）技术是研究功能基因的有效的工具之一。
转座子标签法不但可以通过上述转座突变分离基因，而且当转座子作为外源基因通过农杆菌介导等方法导入植物时，还会由于T-DNA整合到染色体中引起插入突变，并进而分离基因，因此大大提高了分离基因的效率。
转座子标签(transposon tagging)技术是研究功能基因的有效的工具之一。
转座子标签技术克隆基因的基本原理：转座子是染色体上一段可移动的DNA片段，它可从染色体的一个位置跳到另一个位置。
当转座子跳跃而插入到某个功能基因时，就会引起该基因的失活，并诱导产生突变型，而当转座子再次转座或切离这一位点时，失活基因的功能又可得一恢复。
遗传分析可确定某基因的突变是否由转座子引起。
由转座子引起的突变便可以转座子DNA为探针，从突变株的基因组文库中钓出含该转座子的DNA片段。
并获得含有部分突变株DNA序列的克隆，进而以该DNA为探针。
筛选野生型的基因组文库，最终得到完整的基因。
根据转录因子的作用特点可分为二类；第一类为普遍转录因子它们与RNA聚合酶Ⅱ共同组成转录起始复合物，转录才能在正确的位置开始。
TFⅡD以外，还发现TFⅡA，TFⅡF，TFⅡE，TFⅡH等，它们在转录起始复合物组装的不同阶段起作用。
第二类转录因子为组织细胞特异性转录因子，这此TF是在特异的组织细胞或是受到一些类固醇激素，生长因子或其它刺激后，开始表达某些特异蛋白质分子时，才需要的一类转录因子。
人类Ⅱ型基因的转录因子因子分子量功能RNAPolⅡ≥10K依赖模板合成RNATFⅡA 12, 19, 35K 稳定TFⅡD和DNA的结合，激活TBP亚基TFⅡB 33K 结合模板链（-10～+10），起始PolⅡ结合，和TFⅡE/F相互作用TFⅡD (TBP, 30K) T BP亚基识别TATA，将聚合酶组入复合体中，TAFs识别特殊启动子TFⅡE 34K(β),57K(α)结合在PolⅡ的前部，使复合体的保护区延伸到下游TFⅡF 38, 74K 大亚基具解旋酶活性（RAP74）,小亚基和PolⅡ结合，介导其加入复合体TFⅡH 具激酶活性，可以磷酸化PolⅡC端的CTD，使PolⅡ逸出，延伸TFⅡI 120K 识别Inr，起始TFⅡF/D结合TFⅡJ 在TFⅡF后加入复合体，不改变DNA的结合方式TFⅡS RNA合成延伸TBP作为第一个和DNA接触的因子十分引人注目，有是它被看成是一种“束缚”因子（commitment factor）其实是和RNA pol Ⅱ结合，使启动子转录，它起到介导的作用。
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转座子随机突变芽孢杆菌的研究进展
马欣;高学文
【期刊名称】《中国生物防治学报》
【年(卷),期】2015(031)003
【摘 要】近年来,随着功能基因组学的发展,转座子随机突变技术因操作简便易行而
被广泛应用.某些具有随机转座特性的转座子及其衍生物,已成为发现新基因、克隆
功能基因、发掘已知基因的新功能以及研究蛋白功能的有效工具,其中转座子
Tn917、Tn10及mariner类家族转座元件已被改造并成功应用于芽孢杆菌突变体
库的构建及基因功能的研究中.本文介绍上述3种转座子的结构、转座特点及在芽
孢杆菌中的应用,并分析了mariner类家族转座元件的优势及应用前景.
【总页数】10页(P394-403)
【作 者】马欣;高学文
【作者单位】运城职业技术学院,运城044000;南京农业大学植物保护学院/农作物
生物灾害综合治理教育部重点实验室,南京210095;南京农业大学植物保护学院/农
作物生物灾害综合治理教育部重点实验室,南京210095
【正文语种】中 文
【中图分类】S476
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