代谢工程方法改造谷氨酸棒状杆菌生产乙偶姻

应用代谢工程方法对Corynebacterium glutamicum ATCC 13032生物合成乙偶姻进行了研究.在C.glutamicum ATCC 13032中导入了Bacillus subtilis 168的乙偶姻合成途径的相关基因als SD操纵子,工程菌株的乙偶姻产量为2.14,g/L.为了增加合成乙偶姻的直接前体物丙酮酸的供给,进一步敲除了丙酮酸脱氢酶复合体E1亚基的编码基因(ace E)和乳酸脱氢酶基因(ldh A),工程菌株的乙偶姻产量提高到5.09,g/L.最后,敲除了工程菌株的2,3-丁二醇脱氢酶基因(but A)以阻断副产物2,3-丁二醇的合成,在优化的溶氧条件下,菌株CGL3在基本培养基中乙偶姻产量提高到8.33,g/L,达到理论得率的51.5%.实验结果表明经过代谢工程改造的C.glutamicum ATCC 13032具有良好的乙偶姻合成能力和应用潜力.     

敲除iclR基因对大肠杆菌发酵L–色氨酸的影响

为了研究敲除icl R基因对大肠杆菌(Escherichia coli)发酵L–色氨酸的影响,以L–色氨酸工程菌大肠杆菌TRTH为出发菌株,利用Red重组技术构建了icl R基因(编码乙醛酸操纵子阻遏蛋白)缺失菌株TRTHΔicl R.摇瓶发酵实验结果显示:TRTH icl R的L–色氨酸产量和糖酸转化率分别达到(6.52±0.46)g/L和13.17%,,比原菌的分别提高了21.86%,和22.85%,;乙酸累积量为6.82,g/L,比原菌的降低了37.63%.30,L发酵罐发酵实验结果显示:TRTH icl R的L–色氨酸产量及糖酸转化率分别达到(13.01±1.05)g/L和6.51%,,比原菌的下降了60.34%,和68.27%,;乙酸累积量为18.21,g/L,比原菌的增加了33.42%.结果表明:在摇瓶条件下,重组菌株生物量较出发菌株高,代谢流分配适合L–色氨酸积累;但在发酵罐条件下,乙醛酸循环的增强导致重组菌株供能不足和乙酸的过多积累,最终使得生物量不足以及L–色氨酸产量下降.     

4种培养基对红曲霉M1莫纳可林K产量影响及基因差异表达分析

莫纳可林K是红曲霉重要的次级代谢产物之一。研究了4种培养基质对红曲霉M1莫纳可林K产量的影响,并利用RT-qPCR的方法,对莫纳可林K相关基因簇mRNA水平的差异表达进行测定分析。结果表明,荞麦培养基中莫纳可林K的产量最高(8.49mg/L),其次为糙米(莫纳可林K产量7.12mg/L)、燕麦(莫纳可林K产量4.77mg/L)、大米(莫纳可林K产量2.11mg/L)。荞麦培养基利于红曲霉莫纳可林K产生。基因差异表达研究发现,除MKB与MKC基因外,其他基因的表达量均与莫纳可林K产量呈正相关;不同培养基通过刺激红曲霉基因表达从而影响其次级代谢产物产生。     

Taguchi法优化Bacillus amyloliquefaciens fmb50产surfactin工业发酵培养基

采用田口方法（Taguchi method）对影响surfactin生产的各因素进行筛选,并对显著因子的水平进行优化后得出最佳配比。统计分析结果表明：玉米粉、硝酸铵和O₄^3-对其产量影响显著。获得高产工业发酵培养基的配方为：玉米粉35g/L,硝酸铵为15g/L,尿素6g/L,O₄^3- 20mmol/L,Mn²⁺ 0.5mmol/L,Mg²⁺ 0.1mmol/L,Cu²⁺ 12.8μmol/L,Fe²⁺ 1μmol/L,Ca²⁺ 0.5μmol/L。此培养基surfactin产量达2294.28mg/L,较原有Landy培养基产量提高15%,生产成本降低40%,为实现surfactin的工业化生产提供了基础。     

培养方式对蛹虫草液体发酵产核苷物质的影响

本文考察了蛹虫草CM3,08Y1菌株在通过光照振荡、光照静置、黑暗振荡、黑暗静置四种培养方式和添加前体物质(腺嘌呤1 g/L+甘氨酸16 g/L),发酵60 d后,发酵液内虫草素和腺嘌呤含量变化。结果表明:CM3菌株在静止培养及添加前体时虫草素的含量达2 541.06 mg/L,腺嘌呤利用率达99.79%;08Y1菌株在光照静止培养及添加前体时虫草素的含量达2 875.71 mg/L,腺嘌呤利用率达99.75%,这为蛹虫草高产虫草素提供了有效的方法,同时说明不同菌株在不同条件下,其代谢产物的量具有明显的差异。     

乙酸激酶编码基因缺失的L–色氨酸生产菌株的理性构建

针对L–色氨酸生产菌株(Escherichia coli TRTH)发酵生产L–色氨酸过程中乙酸积累的问题,本文采用基因组学的方法证实了该菌株基因组上存在乙酸激酶编码基因ack A及tdc D的完整基因序列;并通过敲除ackA、tdcD构建出菌株TRTHA(TRTH,Δack A)、TRTHT(TRTH,Δtdc D)、TRTHAT(TRTH,Δack AΔtdc D),进而考察ack A或/和tdc D缺失对L–色氨酸发酵的影响.结果表明:基因ack A或/和tdc D的缺失会使得乙酸积累减少、菌体生物量及其L–色氨酸产量增加,但同时会造成谷氨酸积累量的增加;菌株TRTHA的生物量及L–色氨酸产量均高于TRTHT.利用TRTHAT菌株发酵生产L–色氨酸时,菌体生物量、L–色氨酸产量和糖酸转化率分别为47.48,g/L、40.52,g/L和15.44%,,较TRTH菌株分别提高了6.03%,、7.94%,及7.82%,;乙酸和谷氨酸积累量分别为1.41,g/L、8.58,g/L,较TRTH菌株分别降低了10.19%,、提高了12.15%,.由TRTH与TRTHAT菌株的代谢流分析得知,与出发菌株TRTH相比,TRTHAT菌株的乙酸合成代谢流降低了72.78%,谷氨酸合成代谢流提高了13.13%,,L–色氨酸合成代谢流是TRTH菌株的1.74倍.     

人胰激肽原酶在毕赤酵母中的分泌表达

人胰激肽原酶(hPK)编码基因由本实验室设计、合成,并重组构建成表达质粒pPIC9k-hPK。经电穿孔将该质粒转化毕赤酵母GS115 (His^-Mut⁺) ,筛选His⁺Mut^s 型高拷贝菌株,摇瓶诱导表达重组hPK。经SDS-PAGE凝胶电泳分析确定表达重组蛋白相对分子质量为37500,产量达40mg/L,质量分数占总蛋白的30%以上。初步浓缩的重组hPK经测定具有酶活性,表明其在毕赤酵母中得到了正确的表达,每mL酶活达0.717nmol/s。     

红树植物秋茄幼苗对多环芳烃芘胁迫的生理生态响应

采用砂基栽培,研究不同浓度(0,0.1,1,10 mg/ L)多环芳烃芘(Pyr),对红树植物秋茄(Kandelia candel)幼苗光合色素含量、光合速率、可溶性糖和可溶性蛋白含量以及水分代谢的影响.结果表明: Pyr在0.1 mg/L及以下浓度,对秋茄幼苗叶片Chla、Chlb、叶绿素总量以及叶片的净光合速率的影响不明显;而浓度达1 mg/L及以上水平,则幼苗叶片Chla、Chlb和叶绿素总量均随之提高,Chla与Chlb比值未发生明显变化,而净光合速率则随之降低;Pyr浓度达1 mg/L及以上水平,对幼苗叶片的可溶性糖和可溶性蛋白含量,具有明显的促进作用.随着Pyr浓度的提高,幼苗原胚轴组织水势逐渐降低.Pyr浓度为0.1 mg/L,叶片气孔导度和蒸腾速率较对照组有明显提高,表现了PAHs的正刺激作用;浓度为1～10 mg/L,叶片气孔导度和蒸腾速率均显著降低.秋茄幼苗对环境Pyr胁迫的抗性适宜生长的浓度范围在0.1～1 mg/L之间.     

产松脂醇二葡萄糖苷杜仲内生菌的筛选与培养条件优化

杜仲降血压的主要成分是松脂醇二葡萄糖苷(PDG).采用表面灭菌法从杜仲枝条、树皮中分离得到3株可以产生松脂醇二葡萄糖苷(PDG)的内生真菌,其中菌株YH001通过形态观察和ZTS序列分析,初步鉴定为茎点霉属菌株(Phomopsis),摇瓶培养检测发酵液中PDG产量后发现菌株YH001的PDG产量可以达37.98mg/L.通过Plackett-Burman试验设计,确定YH001的培养基中的显著影响因素为绿豆粉、葡萄糖和硝酸钠的含量,对液体培养条件进行优化,最终菌株YH001PDG产量可达75.56mg/L.     

重组E.coli L-天冬酰胺酶的克隆及表达与纯化

以大肠杆菌菌株(E.coli AS 1.357)基因组为模板,PCR扩增L-天门冬酰胺酶Ⅱ基因(ans B),构建p MD18-Tans B重组克隆载体和p ET-22b-ans B重组表达载体,转化大肠杆菌BL21宿主菌株,重组工程菌经IPTG诱导表达Ans B蛋白,利用重组His-tag,通过Ni-NTA亲和层析纯化Ans B蛋白,利用SDS-PAGE定性分析Ans B蛋白,考马斯亮蓝法测定Ans B蛋白含量,获得纯化的质量浓度为62.7 mg/L的Ans B表达蛋白。重组L-天门冬酰胺酶的纯化收率为42.28%,酶活达137 IU/m L,较原始菌株的(6.87 IU/m L)提高近20倍,并排除大肠杆菌自身L-天门冬酰胺酶本底表达背景。     

LAS共代谢降解菌的降解动力学研究

研究2株直链烷基苯磺酸钠(LAS)共代谢降解菌的降解动力学.分别对2株直链烷基苯磺酸钠共代谢降解菌克雷伯氏菌属(Klebsiella sp.)和肠杆菌属(Enterobacter sp.)进行研究,通过正交实验考察了其最佳降解条件,并进行降解动力学研究.当温度为30℃,p H值为7.5,装液量为50 m L时,最适合两株细菌降解LAS.其中菌株L-2在生长基质葡萄糖质量浓度为500 mg/L时,对50 mg/LLAS降解率为94.2%;菌株L-15在生长基质葡萄糖质量浓度为1 000 mg/L时,对50 mg/LLAS降解率为92.2%;当LAS质量浓度在25~100 mg/L范围内,2菌株降解反应符合一级动力学特征.本研究可为全基质生活污水处理LAS废水提供一定的理论依据.     

一株生物表面活性剂产生菌的优选及其产物性质研究

从实验室保藏的22株生物表面活性剂产生菌中优选出一株具有显著表面活性的枯草芽孢杆菌 CICC 23659,研究4种培养基对该菌株产生的生物表面活性剂产量及性质的影响,结果发现 MMSM 培养基培养得到的产物表面活性最高.2 g/L 的粗产物具有显著的排油活性,对中长链烷烃和苯环类疏水性物质具有较好的乳化效果,且能形成稳定的乳状液.纯化产物的 CMC 为31.5 mg/L,最低表面张力为27.8 mN/m.产物经 TLC、红外光谱及高效液相色谱鉴定为 surfactin.     

去乙酰真菌环氧乙酯发酵放大及其溶氧参数的控制

报道了拟茎点霉P2-139 (Phomopsis sp.P2-139 )在前期培养基质优化的基础上,进行的10,50和200 L发酵罐中培养条件和中试放大的研究结果.在10 L发酵罐中,P2-139菌株的最佳发酵培养基为:马铃薯240 g/L,葡萄糖75 g/L,陈海水20%(体积分数),pH自然.机械剪切力对去乙酰真菌环氧乙酯的产生和产量影响不大.临界氧浓度和KLa测定结果表明,P2-139菌株生长的溶氧浓度(DO)值应维持在20%～30%以上才能保证菌株的正常生长和代谢;200 L罐中试放大DO值的控制为:发酵初期(0～96 h)20%以上,发酵中期(96～216 h)28%以上,发酵后期30%～60%;发酵基质为:马铃薯180 g/L,葡萄糖60 g/L,陈海水20%(体积分数),pH自然;发酵后期流加葡萄糖使残糖质量浓度控制在10 g/L左右.在此条件下,去乙酰真菌环氧乙酯的产量可达120 mg/L以上.     

诱导子对拟茎点霉139产去乙酰真菌环氧乙酯的调节作用

去乙酰真菌环氧乙酯(DAM)是红树植物秋茄内生真菌拟茎点霉A123菌株产生的次级代谢产物,为了进一步提高DAM的产量,选择和制备了13种诱导子,对具有较强抗肿瘤活性的139菌株进行诱导,考察诱导子对菌株产DAM的调节作用.结果表明,白色假丝酵母菌(Candida albicans)细胞壁制备物和壳聚糖具有显著的正调节作用;采用CCD设计响应面实验获得最佳诱导条件为:发酵144 h后加入100 mg/L壳聚糖,通过高效液色谱仪测定DAM最高产量,其峰面积可达2 296.38,比同批空白对照提高36%.     

高产5-氨基乙酰丙酸光合细菌株的分离鉴定

从不同生态环境中分离培养出20株光合细菌,进行5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)的产量检测,筛选出一株分离自广州市云溪公园池塘底泥的菌株R5,其5-ALA产量最高,达4.92 mg/L.为了确定菌株R5的分类学地位,对该菌株的形态学、碳源利用情况等生理生化特性进行了研究,表明该菌株符合红假单胞菌属的生物学特征;以菌株R5基因组DNA为模板PCR扩增16S rDNA基因,对PCR产物进行了序列测定,将所测得的核酸序列与相关细菌的16S rRNA序列进行比对,并构建进化树进行系统发育分析,发现菌株R5与沼泽红假单胞菌株KUGB306(Rhodop-seudom onas palustrisKUGB306)形成一个类群,序列同源性为99%.故最后确定该高产5-ALA的菌株属于红假单胞菌属(Rhodopseudom onas).     

一株产1-脱氧野尻霉素(DNJ)枯草芽孢杆菌黑色变种的诱变育种研究

1-脱氧野尻霉素(1-Deoxynojirimycin,DNJ)是一种哌啶生物碱,是α-葡萄糖苷酶的强抑制剂,具有降低餐后血糖、抗肿瘤转移和抗病毒等作用.目前工业生产的DNJ主要是从桑叶中提取的,价格昂贵.为了获得DNJ的稳定高产菌株,本文通过对产DNJ枯草芽孢杆菌黑色变种(Bacillus subtilis var.niger)分别采用紫外线诱变、亚硝基胍诱变和60 Coγ射线诱变方法,得到发酵培养液DNJ表达量达20.7mg/L的菌株,其表达量较初始菌株产量提高了27.7%,并对细菌的DNJ合成代谢相关基因进行了克隆和测序,菌株命名为B-231.     

高产不同分子量透明质酸工程菌株的构建

透明质酸(hyaluronic acid,HA)是一种高分子糖胺聚糖,其生理功能与其分子量大小密切相关,可广泛应用于眼科学、整形手术和化妆品等领域.目前,工业上普遍利用遗传背景清楚且是公认安全菌株(如枯草芽孢杆菌等)生产HA.通过导入外源透明质酸合酶基因hasA并共表达HA合成途径相关基因,得到一株生产HA的枯草芽孢杆菌.构建的菌株在不同温度下产生不同分子量和产量的HA,其中在32 ℃条件下培养获得的HA分子量最低,为0.392 MDa,其产量可达到3.65 g/L;在47 ℃条件下培养获得的HA分子量最高,为6.937 MDa,但其产量仅为1.72 g/L.本研究提供了一种新的策略来实现不同分子量透明质酸的生产.     

乙醇补料对法夫酵母发酵产虾青素的促进效果

将法夫酵母(Phaffia rhodozyma)JMU-MVP14菌株在7 L发酵罐中进行培养,考察在不同葡萄糖质量浓度条件下,补加乙醇对法夫酵母JMU-MVP14菌株的生长和虾青素合成的影响。结果表明:低糖质量浓度下(20 g/L),恒定乙醇浓度发酵明显提高虾青素产量和细胞产率,与分批发酵相比,虾青素产量和细胞产率分别提高了27%和40%,分别达到102.8 mg/L和5.9 mg/g;中糖质量浓度下(30 g/L),恒定乙醇浓度发酵,得到较高的虾青素产量为118.4 mg/L,与分批发酵相比提高了34%;高糖质量浓度下(60 g/L),发酵得到较高虾青素产量为280.6 mg/L,是低糖质量浓度培养下虾青素产量的3.5倍,恒定乙醇发酵与分批发酵相比,生物量和虾青素产量均有显著降低。     

大肠杆菌BL21(DE3)氨基葡萄糖代谢调控相关基因的敲除及glmS在其中的表达研究

氨基葡萄糖(Glucosamine,GleN)是一类广泛使用的保健品,对于人类软骨再生及关节炎的临床治疗都具有良好的疗效.为构建以代谢工程为基础的氨基葡萄糖生产菌株,采用λRed同源重组系统将大肠杆菌BL21(DE3)中甘露糖-磷酸转移酶系统操纵子(manXYZ)和乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)转运和代谢特异性系统操纵子(nagBACD-nagE)进行双剔除.随后构建含新型氨基葡萄糖合成酶基因(glmS)的表达载体pETG,并将它转化该双操纵子剔除菌株.结果表明,改造后的菌株不能以GleN或GlcNAc作为碳源进行代谢生长.表达GlmS菌株的上清液经Ni-NTA亲和层析纯化,其酶活性达8.63 U/mg,表明该菌株已具备发酵生产GleN的初步特性.     

蛇神经毒素在毕赤酵母中的分泌表达及其分离纯化

文中主要研究了毕赤酵母基因工程菌的构建及其发酵表达产物蛇神经毒素的分离纯化条件。蛇神经毒素编码基因由本实验室设计、合成，并重组构建成表达质粒pPIC9k-hPK。经电穿孔将该质粒转化毕赤酵母GS115 (His-Mut+)，筛选His+Muts型菌株，经诱导表达，产物进行SDS- PAGE电泳鉴定，相对分子质量与理论值一致，目标蛋白经小试发酵产量可达350mg/L。利用超滤、离子交换树脂及分子筛分离纯化，产物经高效液相色谱(HPLC)分析纯度达92%。