枯草芽孢杆菌的介绍-第二版本

枯草芽孢杆菌的介绍

完成者：河岸hkfced（/hkfced）完成时间：2012-3-23

版本：第二版本

目录

第一章芽孢杆菌的简要介绍 (1)

第一节芽孢杆菌种类 (1)

第二节芽孢杆菌的表达系统发展简史 (2)

第二章枯草芽孢杆菌的转化系统 (3)

第一节：常见转化方法 (3)

1 化学转化法 (3)

2 电转化 (3)

3 原生质体转化 (3)

4 碱金属离子转化 (4)

5 质粒的其它转移方式 (4)

第二节：标准操作 (4)

第一种方法：电转化 (4)

第二种方法：Spizizen转化 (5)

第三种方法：原生质体法(Takashi) (5)

第四种方法：原生质体转化之二 (6)

第五种转化方法：质粒混合法（BGSC推荐） (7)

第三章芽孢杆菌的表达系统 (8)

第一节芽孢杆菌表达系统的优点（相对于大肠杆菌） (8)

第二节芽孢杆菌的缺点 (9)

第三节助表达系统 (9)

第四节芽孢杆菌基因表达的主要特点 (9)

第四章枯草芽孢杆菌的转录翻译系统 (9)

第一节：转录系统 (10)

第二节：翻译系统 (11)

第五章芽孢杆菌常用的宿主和载体 (12)

第六章芽孢杆菌应用实例 (13)

1 中国 (13)

2 日本 (13)

3 加拿大 (14)

第七章芽孢杆菌的产品 (14)

第一节核苷类产品 (14)

第二节核黄素 (14)

第三节微生物制剂/益生菌 (15)

第四节工业酶制剂 (15)

第八章结语 (15)

附录一. 芽孢杆菌的相关经典文章 (16)

附录二. 枯草芽孢杆菌相关数据库 (16)

致谢及参考文献 (17)

第一章芽孢杆菌的简要介绍

芽孢杆菌作为一个属，于1872年被首次提出，至今已有一百多年。目前人们对芽孢杆菌的研究几乎涉及到了革兰氏阳性可生孢细菌的各个领域。尤其是在感受态、芽孢形成及其调控、遗传操作、菌种改良、生物技术等领域进行了大量的工作。芽孢杆菌是一个泛泛的概念，而科学研究中应用最多的当属枯草芽孢杆菌，例如168菌株及其大量的衍生菌株。枯草杆菌的研究之所以领先于其他芽孢杆菌的种，主要是由于他的转化、转导方法较完善，以及大量的衍生菌株。

目前应用最多的芽孢杆菌属菌种有枯草芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、短芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌和耐碱的芽孢杆菌以及病原菌炭疽芽孢杆菌等12种。

第一节芽孢杆菌种类

目前，芽孢杆菌属很多菌株的全基因组序列已经报道，截至2011年10月（目前远不止这个数字，NCBI公布的更多），在KEGG上公布全基因组序列的芽孢杆菌属菌种有：简称菌种名称测序时间测序链接

bsu Bacillus subtilis1997RefSeq

bss Bacillus subtilis subsp. spizizenii W232010RefSeq

bst Bacillus subtilis subsp. spizizenii TU-B-102011 RefSeq

bsn Bacillus subtilis BSn52011RefSeq

bha Bacillus halodurans2000RefSeq

ban Bacillus anthracis Ames2003RefSeq

bar Bacillus anthracis Ames 05812004RefSeq

bat Bacillus anthracis Sterne2004 RefSeq

bah Bacillus anthracis CDC 6842009 RefSeq

bai Bacillus anthracis A02482009 RefSeq

bal Bacillus cereus biovar anthracis CI2010RefSeq

bce Bacillus cereus ATCC 145792003RefSeq

bca Bacillus cereus ATCC 109872004RefSeq

bcz Bacillus cereus ZK2004RefSeq

bcr Bacillus cereus AH1872008 RefSeq

bcb Bacillus cereus B42642008 RefSeq

bcu Bacillus cereus AH8202009 RefSeq

bcg Bacillus cereus G9******* RefSeq

bcq Bacillus cereus Q12009RefSeq

bcx Bacillus cereus 03BB1022009 RefSeq

bcy Bacillus cytotoxis NVH 391-982007RefSeq

btk Bacillus thuringiensis 97-272004RefSeq

btl Bacillus thuringiensis Al Hakam2006RefSeq

btb Bacillus thuringiensis BMB1712010RefSeq

bwe Bacillus weihenstephanensis2008 RefSeq

bli Bacillus licheniformis ATCC 145802004RefSeq

bld Bacillus licheniformis DSM132004RefSeq

bay Bacillus amyloliquefaciens FZB422007RefSeq

bao Bacillus amyloliquefaciens DSM 72010RefSeq

bae Bacillus atrophaeus2010 RefSeq

bcl Bacillus clausii2005 RefSeq

bpu Bacillus pumilus2007RefSeq

bpf Bacillus pseudofirmus2010 RefSeq

bmq Bacillus megaterium QM B15512010 RefSeq

bmd Bacillus megaterium DSM 3192010 RefSeq

bse Bacillus selenitireducens2010 RefSeq

bco Bacillus cellulosilyticus2011 RefSeq

bck Bacillus coagulans2011 RefSeq

bag Bacillus coagulans 36D12011 RefSeq

第二节芽孢杆菌的表达系统发展简史

芽孢杆菌表达系统是在70年代从枯草芽孢杆菌，又称枯草杆菌（Bacillus subtilis）开始，逐步扩展至其它种的。

枯草杆菌能发展成为芽孢杆菌中的第一个基因工程表达系统是与其早期的遗传学工作密切相关的。Spizizen于1958年发现枯草杆菌168菌株为可转化菌株以来，枯草杆菌的遗传学工作不断深入和发展。美国俄亥俄州立大学Bacillus遗传保藏中心（BGSC，/）至1999年保藏的168菌株的遗传突变株就有890个。它牵涉到了诸多营养要求、各种酶、芽孢形成和发芽、感受态、Sigma因子、DNA重组与修复以及正负调控等各方面基因的突变体。70年代发明了DNA重组技术以后，特别是发现金黄色葡萄球菌的带有抗性标志的质粒可作为枯草杆菌的载体以后，克服了枯草杆菌只有隐秘性质粒的困难，枯草杆菌基因工程的工作更是加速发展。迄今，已经在枯草杆菌及其近缘种中克隆和表达了大量的原核和真核基因，其中有的已应用于工业化生产，取得了不少成绩。

将携有外源基因载体导入宿主细菌中是细菌基因工程表达系统的必要条件。大肠杆菌的氯化钙转化法对枯草杆菌无效，所以枯草杆菌基因工程表达系统中的宿主菌株用的最广泛的就是在DNA重组技术发明之前就可以进行感受态转化的168菌株及其突变体。Spizizen感受态转化的基本原理：是细胞在Spizizen最低盐培养基中形成一段饥饿、易于摄取外源DNA