表征赤霉素含量的生物传感器、重组菌株和筛选赤霉素生产菌的方法

本发明涉及生物工程领域，具体地，涉及一种表征赤霉素含量的生物传感器，一种表征赤霉素含量的重组菌株和一种筛选赤霉素生产菌的方法。

背景技术：

1、赤霉素，是调节植物生长发育不可缺少的植物激素之一，它能够调控包含种子萌发和发育在内的众多生理过程，对植物正常生长发育起着重要作用。

2、目前，传统的赤霉素检测方法包括酶联免疫吸附测定法和以高效液相色谱法(hplc)为主的质谱(ms)检测法等；其中，酶联免疫吸附法以其温和的反应条件实现了被测物生物活性的保持，进而适合生物学效应研究；而质谱(ms)检测法凭借其较高的自动化程度，能够实现精确的定性定量分析。但是，酶联免疫吸附法因为需要进行半抗原和抗体的制备，所以工作量大、测定周期长，而且测定的效果不理想，重现性也较低；质谱(ms)检测法则具有赤霉素标品的购买困难且价格昂贵的缺点。因此，急需一种制备方法简单易行、测定周期短、测定效果理想的赤霉素检测方法。

3、微生物传感器与基因工程结合，能够对环境中的目标物质产生应答响应，进而激发一系列下游基因的表达，产生特定的能够被捕捉到的信号，从而完成检测。微生物传感器体积小，响应时间短，且其待测样品一般不需要预处理，能够大大缩短样品的测定周期；同时具有较强特异性的微生物传感器也满足了操作简单的需求。但是，目前还未有报道提供适用于赤霉素检测的微生物传感器。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的赤霉素检测方法复杂、测定周期长、测定效果不理想的问题，提供一种表征赤霉素含量的生物传感器、重组菌株和筛选赤霉素生产菌的方法，该生物传感器可实现对目标产物赤霉素的灵敏检测，使赤霉素浓度可视化，且检测方法简单易行。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种表征赤霉素含量的生物传感器，该生物传感器含有pdella基因启动子、gid1受体蛋白基因和报告基因，所述报告基因的启动子为所述pdella基因启动子。

3、优选地，所述pdella基因启动子的核苷酸序列如seq id no：1所示，所述gid1受体蛋白基因的核苷酸序列如seq id no：2所示。

4、优选地，所述报告基因包括荧光基因。

5、优选地，所述荧光基因为gfp基因，所述gfp基因的核苷酸序列如seq id no：3所示。

6、优选地，所述生物传感器还含有连接酶。

7、优选地，所述连接酶选自t4连接酶、大肠杆菌连接酶和热稳定dna连接酶中的一种或多种。

8、优选地，所述生物传感器还含有载体。

9、优选地，所述载体为pcambia3301质粒。

10、本发明第二方面提供一种表征赤霉素含量的重组菌株，该重组菌株含有上述的表征赤霉素含量的生物传感器。

11、本发明第三方面提供一种上述的重组菌株的构建方法，该构建方法包括以下步骤：

12、(1)将pdella基因启动子、gid1受体蛋白基因、报告基因和载体连接获得表征赤霉素含量的生物传感器；

13、(2)将步骤(1)中构建的表征赤霉素含量的生物传感器导入出发菌株中。

14、优选地，所述出发菌株为大肠杆菌；优选为大肠杆菌bl21(de3)。

15、本发明第四方面提供上述的生物传感器、上述的重组菌株和上述的方法构建得到的重组菌株中的至少一者在检测赤霉素含量和/或筛选赤霉素生产菌中的应用。

16、本发明第五方面提供一种高通量筛选赤霉素生产菌的方法，该方法包括以下步骤：将上述的生物传感器、上述的重组菌株和上述的方法构建得到的重组菌株中的至少一者，与待筛选菌株共包裹在同一液滴中，将所述液滴经培养后依据荧光信号分选出赤霉素产量高的赤霉素生产菌。

17、优选地，所述液滴采用微流控芯片形成，所述微流控芯片的内相为含有所述重组菌株和所述待筛选菌株的混合液，外相为含有表面活性剂的氟化油。

18、优选地，所述微流控芯片由玻璃毛细管、载玻片、盖玻片、点样针头和速干胶组装而成，其中，玻璃毛细管由外相毛细管和内相毛细管同轴嵌套组装而成。

19、通过上述技术方案，本发明的有益效果为：

20、本发明基于基因工程构成生物传感器，利用赤霉素受体蛋白(由gid1基因编码)能在体外与赤霉素进行特异性结合的特性，与受体蛋白基因gid1结合赤霉素后会抑制阻遏因子della相配合，以使得报告基因的表达水平与赤霉素浓度相关联，通过共培养的液滴中报告基因信号由强转弱，不仅实现对目标产物赤霉素的灵敏检测，而且使赤霉素浓度检测结果可视化，检测过程简单易行。

21、进一步地，本发明提供的含有生物传感器的重组菌株，配合微流控芯片和便携化的荧光检测系统，即可通过检测重组菌株表达的绿色荧光蛋白的荧光信号，实现对目标产物赤霉素的灵敏检测，微流控芯片制备方法简单易行，测定周期短且测定效果理想。

22、本发明采用微流控检测芯片在检测腔室内固定含有生物传感器的重组菌株，通过扩大培养重组菌株可实现完成信号放大，增强了检测信号的强度，为利用荧光信号成像进行更加精准的检测分析提供基础。

技术特征：

1.一种表征赤霉素含量的生物传感器，其特征在于，该生物传感器含有pdella基因启动子、gid1受体蛋白基因和报告基因，所述报告基因的启动子为所述pdella基因启动子。

2.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述pdella基因启动子的核苷酸序列如seq id no：1所示，所述gid1受体蛋白基因的核苷酸序列如seq id no：2所示。

3.根据权利要求1或2所述的生物传感器，其特征在于，所述报告基因包括荧光基因；

4.根据权利要求1或2所述的生物传感器，其特征在于，所述生物传感器还含有连接酶；

5.一种表征赤霉素含量的重组菌株，其特征在于，该重组菌株含有权利要求1至4中任意一项所述的表征赤霉素含量的生物传感器。

6.一种权利要求5所述的重组菌株的构建方法，其特征在于，该构建方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的构建方法，其特征在于，所述出发菌株为大肠杆菌；优选为大肠杆菌bl21(de3)。

8.权利要求1至4中任意一项所述的生物传感器、权利要求5所述的重组菌株和权利要求6或7所述的方法构建得到的重组菌株中的至少一者在检测赤霉素含量和/或筛选赤霉素生产菌中的应用。

9.一种筛选赤霉素生产菌的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将权利要求1至4中任意一项所述的生物传感器、权利要求5所述的重组菌株和权利要求6或7所述的方法构建得到的重组菌株中的至少一者，与待筛选菌株共包裹在同一液滴中，将所述液滴经培养后依据荧光信号分选出赤霉素产量高的赤霉素生产菌。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述液滴采用微流控芯片形成，所述微流控芯片的内相为含有所述重组菌株和所述待筛选菌株的混合液，外相为含有表面活性剂的氟化油；

技术总结
本发明涉及生物工程领域，公开了一种表征赤霉素含量的生物传感器、重组菌株和筛选赤霉素生产菌的方法。所述生物传感器含有P<subgt;DELLA</subgt;基因启动子、GID1受体蛋白基因和报告基因，所述报告基因的启动子为P<subgt;DELLA</subgt;基因启动子。所述重组菌株含有上述的表征赤霉素含量的生物传感器。筛选赤霉素生产菌的方法包括以下步骤：将所述生物传感器、所述重组菌株和所述方法构建得到的重组菌株中的至少一者，与待筛选菌株共包裹在同一液滴中，将所述液滴经培养后依据荧光信号分选出赤霉素产量高的赤霉素生产菌。本发明提供的生物传感器可实现对目标产物赤霉素的灵敏检测，使赤霉素浓度可视化，且检测方法简单易行。

技术研发人员：黄和,李雅文,李想,王月桐,施天穹,严文辛,赵丹杉
受保护的技术使用者：南京师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14