蛙壶菌 ( Bd ) 是壶菌病的病原体,正在毁灭世界各地的两栖动物种群。Bd 属于壶菌谱系,这是一类早期分化的真菌,被广泛用于研究真菌进化。与所有壶菌一样,Bd 会从运动形态发展为固着生长形态,这一转变会导致其细胞骨架结构发生剧烈变化。由于缺乏用于检验有关潜在分子机制的假设的遗传工具,研究 Bd 细胞生物学、发育和致病性的努力受到限制。在此,我们报告了一种 Bd 瞬时遗传转化系统的开发。我们使用电穿孔将外源 DNA 递送到 Bd 细胞中,并在异源和天然启动子下检测到长达三代的转基因表达。我们还调整了转化方案以使用抗生素抗性标记进行选择。最后,我们使用该系统表达荧光蛋白融合,并作为概念验证,表达了肌动蛋白细胞骨架的遗传编码探针。利用活细胞成像,我们可视化了 Bd 生命周期每个阶段以及关键发育转变期间聚合肌动蛋白的分布和动态。该转化系统可以直接测试有关 Bd 发病机制的关键假设。该技术还为解答壶菌细胞、发育和进化生物学的基本问题铺平了道路。
1 德克萨斯大学奥斯汀分校综合生物学系,美国德克萨斯州奥斯汀 2 康奈尔大学生态与进化生物学系,美国纽约州伊萨卡 3 加利福尼亚州鱼类和野生动物部,美国加利福尼亚州西萨克拉门托 4 地球研究所和 5 加利福尼亚大学生态、进化和海洋生物学系,美国加利福尼亚州圣巴巴拉 6 加利福尼亚大学基因组中心,美国加利福尼亚州戴维斯 7 美国地质调查局,森林和牧场生态系统科学中心,美国俄勒冈州科瓦利斯 8 六河国家森林,下三一护林区,美国农业部森林服务局,邮政信箱 68,美国加利福尼亚州威洛溪 9 Spring Rivers 生态科学有限责任公司,美国加利福尼亚州卡塞尔 10 佛罗里达国际大学生物科学系,美国佛罗里达州迈阿密 11 普卢默斯国家森林,美国农业部森林服务局,美国加利福尼亚州昆西 12 美国地质调查局,国家野生动物健康中心,美国威斯康星州麦迪逊 13 Point雷耶斯野外站,美国地质调查局,西部生态研究中心,美国加利福尼亚州雷斯角站 14 尖峰国家公园,美国国家公园管理局,美国加利福尼亚州派辛斯 15 加州大学脊椎动物学博物馆,美国加利福尼亚州伯克利市 16 加州大学综合生物学系,美国加利福尼亚州伯克利市 17 塞拉利昂溪流研究所,美国加利福尼亚州内华达城 18 HELIX 环境规划公司,美国加利福尼亚州罗斯维尔 19 华盛顿州立大学生物科学学院,美国华盛顿州温哥华 20 美国农业部林务局太平洋西南研究站,美国加利福尼亚州阿克塔 21 旧金山州立大学生物系,美国加利福尼亚州旧金山 22 美国土地管理局中央海岸实地办事处,美国加利福尼亚州马里纳市 23 加州科学院爬虫学系,美国加利福尼亚州旧金山市
Schizochytrium sp. HX-308是一种生长速度快、脂质含量高的海洋微藻,具有作为脂质化合物生物合成的微生物细胞工厂的潜力,开发高效的基因编辑工具,发现Schizochytrium sp. HX-308中脂质化合物生物合成的分子靶点具有重要意义。本研究在HX-308中开发了一种高效的基因编辑工具,由根癌农杆菌AGL-1介导。结果表明,随机整合效率达到100%,同源重组效率达到30%左右。此外,还设计了脂质和萜类化合物生物合成的代谢途径。首先,利用强组成型启动子在HX-308中过表达乙酰辅酶A c -乙酰转移酶。随着乙酰辅酶A c-乙酰转移酶的过表达,更多的乙酰辅酶A被用于合成萜类化合物,角鲨烯、β-胡萝卜素和虾青素的产量分别增加了5.4倍、1.8倍和2.4倍。有趣的是,饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的产量也发生了变化。此外,利用同源重组敲除了催化β-氧化第一步的三种酰基辅酶A氧化酶基因。结果表明,在三个敲除菌株中脂质的产量增加。我们的结果表明,农杆菌介导的转化方法对于功能基因的研究以及将裂殖壶菌开发为生产高价值产品的强大细胞工厂将具有重要意义。