wysR3基因调控武夷菌素生物合成的机理研究

Wuyiencin is a new antibiotic biological pesticide with independent intellectual property rights in China, which has the characteristics of low toxicity, high efficiency and broad spectrum for a variety of fungal disease. At present, the method of traditional mutagenesis for high yield strain in wuyiencin could not satisfy the requirement of the production increase. Therefore, the technology of genetic engineering for biosynthesis gene and its regulation mechanism has provided a new way for breeding new high-yield strains. The study has shown that the genes of DeoR family play an important role in the biosynthesis reflected in the production, growth phenotype and sugar synthesis metabolism, but it was not clear it’s function in wuyiencin.The aim of this study is to determine the regulatory gene of wuyiencin in biosynthesis, using high-throughput sequencing and molecular biological technologies to screen wysR3 gene in DeoR family. The combination of deletion mutant and over expression strains will be used as main experimental system in this research. It helps to determine the function of wysR3 in biosynthesis and the collaborative relationship with the other regulatory genes. The research provides effective gene pool for further industrial production of wuyiencin in high level. The result also has important significance in enhancing the ability of independent innovation of biopesticide.

武夷菌素是具有我国自主知识产权的新型抗生素类生物农药，具有低毒、高效、广谱的特点，对多种真菌性病害具有良好的防治效果。利用传统诱变方式筛选高产菌株已经不能满足武夷菌素增产的需要。因此，基因工程手段研究武夷菌素生物合成基因及其调控机理为培育高产新菌株提供了一条新途径。研究表明DeoR家族基因可影响抗生素的产量变化，在生物合成中起到重要的作用，但在武夷菌素合成中的作用尚不清楚。本研究围绕武夷菌素生物合成主要调控基因这一科学问题，在应用高通量测序和分子生物学技术筛选出DeoR家族中的wysR3基因的基础上；以构建缺失突变株、同源和异源过表达菌株为实验系统，确定wysR3在武夷菌素生物合成中的作用，探讨调控基因wysR3与其他基因之间的协同关系及作用机理，进而为提高武夷菌素产量获得更高活性的武夷菌素衍生物提供有效的基因储备。项目研究成果对增强我国生物农药自主创新能力具有重要的指导意义。

武夷菌素是我国自主知识产权的新型生物农药，具有低毒、高效、广谱的特点，对多种真菌性病害具有良好的防治效果。目前，选育高产菌株仍是降低生产成本的有效手段，因此深入研究武夷菌素调控基因的功能及作用机制，进而为提高武夷菌素产量获得更高活性的武夷菌素衍生物提供有效的基因储备。本研究成功了构建缺失突变株、同源和异源过表达菌株，通过比较不同菌株的生物学特性及产物效价，验证了wysR3在武夷菌素生物合成过程中的功能，明确了其不影响武夷菌素的产量，但是可以影响菌株的生长表型，△wysR3缺失突变株较野生型菌株CK-15菌丝生长较快，产孢量增加且产孢时间提前3-4d。利用Real-time解析了wysR3基因与其他基因之间的协同作用关系，不影响结构基因wysA 和wysB的转录水平，能够影响结构基因wysE、调控基因wysR和调控基因wysR2的转录。通过EMSA试验，确定了wysR3的启动子区域。项目研究初步解析了wysR3调控基因的功能及其作用机制。