武夷菌素生物合成调控基因wysR的功能研究

Wuyiencin is a new agricultural antibiotics and microbial fungicide with independent intellectual property rights, these two factors conspire to cause the difficult in plication with productive rate and cost. On the basis of previous research, the gene wysR was identified and analyzed as regulator. We further examine the role of the gene as transcriptional activators and the relation with other controlling genes in the biosynthesis pathway. By the disclosure of the correlation between Wuyiencin production and gene expression, we could get more ideas about the complex process involving multiple levels of regulation and find out the role of the gene wysR on the secondary metabolite production. The expected outcomes will lead to establishing a new methods of site-directed breeding to improve the yield of Wuyiencin. Our research can supply basic technology on modifying Streptomyces. ahygroscopicus var. wuyiensis to increase the production of Wuyiencin by genetic engineering.

武夷菌素是我国拥有自主知识产权的农用抗生素类生物农药，产率低且使用成本高等原因限制了其在生产中的应用推广。项目在前期研究的基础上，针对武夷菌素生物合成的主要调控基因wysR构建过表达和异源过表达突变体，进行基因功能研究，分析调控基因wysR与其他调控基因之间的协同关系，明确其在基因簇调控机制中所处的地位和对次级代谢产物合成所起的作用，进一步揭示武夷菌素的生物合成机理，探讨基因功能与活性物质之间的生物关联性，形成武夷菌素基因工程菌构建和产物高效表达的科学理论体系。为后期利用基因工程良性改造武夷菌素的产率甚至获得更高活性的武夷菌素衍生物提供理论支持，对农业生产实践具有重要的指导意义。

武夷菌素是我国拥有自主知识产权的农用抗生素类生物农药，产率低且使用成本高等原因限制了其在生产中的应用推广。.本项目通过构建转录调控因子wysR缺失突变、过表达及互补菌株，测定其生物学特性和相关基因表达变化等，确定其在武夷菌素生物合成中的作用以及在生产实际中的潜在利用价值。重要的研究结果如下：.1.确定武夷菌素产生菌CK-15最佳的遗传转化方法为结合转移，并构建了wysR的缺失突变体和过表达菌株。.2. 对wysR突变株、过表达菌株以及互补菌株形态学和培养特征分析发现，过表达菌株在不同培养基中的生长状况均优于野生型菌株，产孢量相对较高，但无明显基内菌丝、气生菌丝、可溶性色素产生。突变株生长能力较野生型菌株显著下降，产孢量显著降低，表明该基因可能正调控菌株的生长速率和产孢量。.3. wysR突变株不能产生武夷菌素，丧失抑菌活性。过表达菌株武夷菌素产量显著提高，抑菌效力显著增强。过表达菌株和突变株的HPLC图谱仅出现武夷菌素活性物质单个峰值的变化，表明wysR仅正调控武夷菌素活性物质的产生，而非调控新的化学物质的合成。.4. wysR基因不仅可以正调控武夷菌素生物合成基因簇中的硫酯酶基因orf5的表达，同时对其他两个转录调控因子rguI和rguII的表达具有一定的调控作用，从而直接或间接的影响武夷菌素的产生以及其它生物学性状的改变。.本研究明确wysR基因在武夷菌素生物合成中的重要调控作用，为下一步通过基因工程改造wysR基因，实现提高武夷菌素产率的最终目的提供了坚实的理论基础，在农业生产实践中具有重要的实际意义。