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利用优化的电转化条件(电场强度为12.5 kV/Cm、脉冲时间为5 ms、电阻1000 O)转化早静止期制备的嗜水气单胞菌WQ株感受态细胞,每微克广泛宿主质粒pBBR1MCS1 DNA可获得约400个具有氯霉素抗性的转化子,质粒DNA在嗜水气单胞菌中可稳定保存。 PCR扩增得到的氯霉素抗性基因被插入到嗜水气单胞茵Ⅰ型PHA合酶基因中间,获得带有Ⅰ型PHA合酶断裂基因的自杀质粒pFH5(6.5 kb)。利用优化的电转化条件,自杀质粒pFH5 DNA转化嗜水气单胞菌感受态细胞,通过细胞内同源重组,氯霉素抗性基因被整合到嗜水气单胞菌细胞的基因组上,获得嗜水气单胞菌Ⅰ型PHA合酶缺失突变株。野生型嗜水气单胞菌仅可利用月桂酸作为碳源合成PHBHHx,高浓度葡萄糖对其生长有抑制作用,而获得的嗜水气单胞菌Ⅰ型PHA合酶缺失突变株具有明显不同于野生型的特点,可以以月桂酸和葡萄糖作为碳源产生中长链PHA(mcl PHA),表明在野生型嗜水气单胞菌中存在另一个功能被隐藏的Ⅱ型PHA合酶基因。 根据假单胞菌Ⅱ型PHA合酶基因操纵子区保守序列设计引物,以野生型嗜水气单胞菌基因组为模板,PCR扩增得到2.9 kb产物。该区间的DNA序列包含一个1680 bp新的Ⅱ型PHA合酶基因,该基因与假单胞菌Ⅱ型PHA合酶基因具有非常高的同源性,该基因可在恶臭假单胞菌PHA缺失突变株中积累中长链PHA。 嗜水气单胞菌Ⅰ型和新克隆的Ⅱ型PHA合酶同源性比较和氨基酸序列比对表明,新克隆的Ⅱ型PHA合酶与Pseudomonas putida等表现极高的同源性,具有与上述假单胞菌相似的保守区和保守序列。而二者同源性水平很低,表明它们由不同的pha区编码,具有不同的生理特点和底物专一性。 综上所述,野生型嗜水气单胞菌不能利用葡萄糖或月桂酸产生中长链PHA,仅可利用月桂酸作为碳源产生PHBHHx,而Ⅰ型PHA合酶缺失突变株能利用葡萄糖或月桂酸产生中长链PHA,表明中长链PHA合成途径的活化。转录分析表明,在嗜水气单胞菌中Ⅰ型和Ⅱ型PHA合酶基因都可以转录,证明PHBHHx和mcl PHA合成的调节不是在转录水平,Ⅰ型PHA合酶基因的敲除可以活化细胞中功能被隐藏的Ⅱ型PHA合酶。