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1、分 类 号 ： 学 校代码：1 0373密 级 ： 学 号 ： 11015071106硕 士 学 位 论 文磁 螺 菌 Magnetospirillu gryphiswaldenseMSR-1培 养 条 件 的 优 化 及 ftp 在 大 肠 杆 菌 中 的 表 达Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1optimization of culture condition andftp expression in E.coliBL21论文作者： 韩 秀 英指导教师： 李 峰专业名称： 植 物 学研究方向： 应用微生物学淮北师范大学研究生处二一三年六月磁 螺 菌
2、 Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1培养条件的优化及 ftp 在 大 肠 杆 菌 中 的 表 达（ 植 物 学 ）摘 要 ：磁螺菌 Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1 是 Dirk Schuler 等 1992 年 分离 得 到 的 一 株 可 以 纯 培 养 的 趋 磁 螺 菌 ， 能 够 沿 地 磁 厂 的 磁 力 线 方 向 运 动 ， 菌 体 内含 有 呈 链 状 排 列 的 的 磁 小 体 。 本 文 以 磁 螺 菌 M.gryphiswaldense MSR-1 为 研 究 材料 ， 通 过 单 因
3、 素 实 验 分 析 ， 确 定 最 适 于 磁 螺 菌 M.gryphiswaldense MSR-1 生 长 的 碳源 和 氮 源 分 别 是 乳 酸 钠 和 氯 化 铵 ， 综 合 考 虑 pH、 乳 酸 钠 和 氯 化 铵 3 个 因 素 对MSR-1 生长的影响，用 Design-Expert.8.05b 软 件 的 Box-Behnken 进 行 响 应 面 分 析 ，优 化 MSR-1 的 培 养 条 件 得 到 了 菌 体 生 长 模 型 ， 以 及 取 得 模 型 最 优 值 时 各 因 素 的 水平 。 结 果 表 明 ， 乳 酸 钠 浓 度 为 3.17g/L， 氯 化
4、铵 浓 度 为 0.43g/L， pH 值 为 6.98 时 ，理 论 预 测 的 OD600值 为 0.797， 并 进 行 了 3 次 重 复 验 证 实 验 ， OD600的 平 均 值 为 0.792，与理论值基本吻合。菌体生长过程中，氯化铵和 pH 及乳酸钠和 pH 对菌体的交互作 用 显 著 ， 乳 酸 钠 和 氯 化 铵 对 菌 体 生 长 的 交 互 作 用 不 显 著 。 菌 体 生 长 模 型 达 到 显著 水 平 ， 可 以 对 磁 螺 菌 M.gryphiswaldense MSR-1 在 不 同 条 件 下 的 生 长 情 况 进 行 分析 与 预 测 。 为 MSR
5、-1 的 深 入 研 究 奠 定 了 一 定 的 基 础 。本 文 应 用 分 子 生 物 学 技 术 克 隆 MSR-1 菌 株 中 与 磁 小 体 合 成 相 关 的 功 能 基 因时 ， 通 过 PCR 技 术 ， 从 磁 螺 菌 M.gryphiswaldense MSR-1 基 因 组 DNA 中 扩 增 得 到 ftp基 因 序 列 。 构 建 表 达 载 体 pGEX-KG-ftp， 转 化 大 肠 杆 菌 BL21， 经 IPTG 诱 导 ， 进行 SDS-PAGE 电 泳 。 SDS-PAGE 分析结果有表达条带，但表达量不高。关 键 词 ： M.gryphiswaldens
6、e MSR-1；磁小体；响应面法；生长条件；基因克隆iMagnetospirillum gryphiswaldense MSR-1optimization of culture condition andftp expression in E.coliBL21（ Botany）Abstract: Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1 was isolated by Dirk Schuler in1992.It can move along the magnetic field lines of the geomagnetic plant and bact
7、eriabody contains arranged in chains of magnetosome. In this paper, the optimum carbonsources and nitrogen sources for Magnetospirillum.gryphiswaldenseMSR-1 growthwere determined through singe-factor analysis respectively. Response surfacemethodology(RSM) based on Box-Behnken experimental design was
8、 employed todetermine the optimum pH、 C3H5NaO3、 NH4Cl for MSR-1 growth. The multivariatenon-linear model was applied to study the interactions and optimization of the growthparameters for MSR-1. The experimental results showed that the optimum conditionsfor germination as follows: pH 6.98, C3H5NaO33
9、.17g/L and NH4Cl0.43g/L. Inaddition,the predicted value of OD600 under the optimum conditions was 0.797,whichwas in good agreement with the experimental result:under the optimum conditions,the average value of OD600 was 0.792 by three repeated experiments.Significantinteractions between pH and C3H5N
10、aO3,as well as pH and NH4Cl were found duringthe germination respectively,otherwise the relationship between C3H5NaO3 and NH4Clwas relatively unapparent. The experimental results indicated that the proposed modelis reasonably accurate and can be used for describing and predicting the growth featureo
11、f MSR-1 in different outside environmental factors.This laid certain foundation forin-depth study of MSR-1.In this paper, cloning the magnetosome related to the synthesis of functional genefrom M.gryphiswaldense MSR-1was achieved by molecular biology techniques.Theftp gene was obtained from the geno
12、me DNA of MSR-1 through PCRamplification,and the resulting amplified gene was cloned into an IPTG-inducibleiiexpression vector pGEX-KG plasmid.The expression vector,pGEX-KG-ftp,wasfurther transformed into Ecoli.BL21.SDS-PAGE analysis isnt significant expressionafter IPTG induction.Key words: M.gryph
13、iswaldense MSR-1;magnetosome;Response SurfaceMethodology;Growth Condition;Cloningiii目 录第 一 章 论 文 综 述 . 11.1 趋 磁 细 菌 的 发 现 及 一 般 特 征 . 11.2 趋 磁 细 菌 的 生 态 分 布 . 21.3 趋 磁 细 菌 的 分 离 纯 化 . 21.4 趋 磁 细 菌 的 磁 小 体 . 31.5 磁 小 体 的 形 成 . 41.5.1 磁 小 体 的 形 成 机 制 . 41.5.2 与 磁 小 体 形 成 相 关 的 主 要 蛋 白 . 51.6 磁 小 体 形 成 的 生 物 学 意 义 . 71.6.1 过 量 铁 的 贮 存 结 构 ， 用 于 细 胞 的 铁 源 和 能 源 . 71.6.2 消 除 了 高 浓 度 铁 离 子 对 细 胞 的 毒 害 作 用 . 71.7 磁 小 体 的 应 用 . 71.7.1 作 为 磁 性 记 录 材 料 .
