木霉的染色体研究概述
木霉是一类重要的工业微生物,它们能够分泌大量的酶,如纤维素酶、几丁质酶等,这些酶在生物质转化、生物防治等领域有着广泛的应用。木霉的染色体结构和基因组特征是影响其酶产能和遗传稳定性的重要因素,因此,对木霉的染色体进行研究,有助于揭示其生物学功能和进化关系,也为木霉的遗传改良和工程利用提供了基础信息。本文主要介绍了20世纪90年代以来,利用分子生物学技术对木霉染色体的分析和分类的主要成果和进展。
木霉染色体的数量、大小和基因定位
早期的研究表明,木霉的染色体数量和大小在不同的种属和菌株之间有很大的变异,从4条到14条不等,大小从1Mb到10Mb不等(Kubicek et al.,1998)。随着分子生物学技术的发展,特别是脉冲场凝胶电泳(PFGE)和CHEF(Contour-clamped Homogeneous Electric Field)等高分辨率的染色体分离技术的应用,对木霉染色体的研究进入了一个新的阶段,可以更准确地测定染色体的数量、大小和基因的位置。下面简要介绍几种典型木霉的染色体研究结果。
长枝木霉(T.longibrachiatum)是一种高效的纤维素酶生产菌,其染色体研究最早由Mantyla等(1992)进行,他们利用CHEF技术分离了野生型菌株QM6a的染色体,发现其有7条染色体,大小分别为2.8Mb、3.2Mb、3.5Mb、4.1Mb、4.9Mb、5.7Mb和6.9Mb,总大小约为33Mb。他们还利用原位杂交技术,将纤维素酶基因探针与染色体进行杂交,确定了cbh1,cbh2和egl2三个纤维素酶编码基因都位于第二条染色体上,而egl1一个内切葡聚糖酶编码基因则位于第六条染色体上。这些结果表明,长枝木霉的纤维素酶基因是聚集在染色体上的,而不是分散在不同的染色体上,这可能与其高效的纤维素酶表达有关。
里氏木霉(T.reesei)是另一种重要的纤维素酶生产菌,其染色体研究也最早由Carter等(1992)进行,他们利用PFGE技术分离了野生型菌株QM6a及其几个衍生菌株的染色体,发现它们都有7条染色体,大小分别为3.2Mb、3.4Mb、3.8Mb、4.1Mb、4.9Mb、5.6Mb和6.2Mb,总大小约为33Mb。他们还利用原位杂交技术,将纤维素酶基因探针与染色体进行杂交,确定了cbh1,cbh2和egl1三个纤维素酶编码基因都位于第一条染色体上,而egl2一个内切葡聚糖酶编码基因则位于第二条染色体上。这些结果与长枝木霉的染色体研究结果相似,也表明了里氏木霉的纤维素酶基因是聚集在染色体上的,而不是分散在不同的染色体上,这可能与其高效的纤维素酶表达有关。
哈茨木霉(T.harzianum)是一种广泛分布的木霉,具有很强的拮抗和生防活性,其染色体研究由Herrera-Estrella等(1993)进行,他们利用CHEF和旋转电极电泳(RGEF)技术分离了几个菌株的染色体,发现它们都有6条染色体,大小分别为2.2Mb、2.5Mb、3.2Mb、4.2Mb、5.4Mb和7.4Mb,总大小约为25Mb。他们还利用原位杂交技术,将几丁质酶基因探针与染色体进行杂交,确定了chit42一个42 KDa几丁质酶编码基因位于第四条染色体上,而chit33一个33 KDa几丁质酶编码基因则位于第六条染色体上。这些结果表明,哈茨木霉的几丁质酶基因是分散在不同的染色体上的,而不是聚集在染色体上,这可能与其多样的拮抗和生防机制有关。
木霉染色体的形态和变异
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