利用細胞感測器篩選具除草活性之鏈黴菌發酵液 - 農業知識入口網

作物栽培之雜草管理大都以施用化學除草劑為主，為維護農業生態系的永續發展及人畜安全，生物除草劑 (bioherbicides) 的開發成為漸受關注的課題。生物感測器為一種分析裝置，主要聯結生物性感應元件及訊息轉換元件所組成，具有操作簡易、快速及靈敏等特性。本研究建構轉殖大腸桿菌(Escherichia coli)為感測器，以阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh) 胱硫醚-β分解酶 (cystathionine β-lyase, CBL)及乙酮醇酸還原異構酶 (ketol-acid reductoisomerase, KARI)為感測之標的酵素，篩選可抑制CBL或KARI酵素活性而具防除雜草潛力之鏈黴菌發酵液。阿拉伯芥CBL 與 KARI cDNA 全長分別為 1,395 bps 與1,776 bps，構築在 pET-28a(+) 載體後，轉形於大腸桿菌 BL21(DE3) pLysS 菌株，經 1 mM IPTG 誘導，可分別大量表現約 46及57 KDa之CBL 及 KARI 重組蛋白，再以 aminoethoxyvinyl glycine (AVG) 與 cyclopropane-1,1-dicarboxylic acid (CPD) 抑制劑建立檢量線。檢測之微生物資材為自行採集、分離及鑑定之鏈黴菌屬菌株 (Streptomyces sp.)，經固態培養及簡易發酵後，將發酵液添加於含阿拉伯芥 CBL 及 KARI 之重組大腸桿菌菌液中，1小時內即可檢出鏈黴菌S7鏈黴菌株發酵液，具有抑制KARI活性之潛力。本研究建構植物特定酵素活性的快速感測平台，不僅有助於微生物代謝物作用機制的闡明，亦有利於篩選低動物毒性的生物性資材。