需钠弧菌(Vibrio natriegens)合成聚羟基丁酸的研究

研究结果表明,V.natriegens可以利用葡萄糖,果糖,以及糖蜜为碳源合成聚羟基丁酸[Poly(3HB)] ,当以糖蜜为碳源时,积累的Poly(3HB)达到细胞干重的28．4％,实验结果还表明,Poly(3HB)的积累滞后于细胞生长,在培养前加入过量的碳源,不仅没有Poly(3HB)积累,还抑制细胞的生长,测定了与Poly(3HB)合成相关的PHA聚合酶,β-酮硫解酶和乙酰乙酰CoA还原酶的活性。结果表明,伴随Poly(3HB)合成,PHA聚合酶活性从无到有,β－酮硫解酶活性提高了10倍以上。进一步通过利用脂肪酸合成代谢抑制物－浅蓝菌素（cerulenin),研究了脂肪酸从头合成途径与Poly(3HB)合成途径的关系。发现浅蓝菌素能够明显降低细胞Poly(3HB)的累积。根据以上结果,推测在V.natrigens中可能存在两条代谢途径参与Poly(3HB)的合成。     

嗜水气单胞菌合成含3-羟基戊酸单体的聚羟基脂肪酸共聚酯的研究

分别利用葡萄糖或葡萄糖酸钠与十一碳酸、月桂酸与十一碳酸为混合碳源进行嗜水气单孢菌 (Aeromonashydrophila)菌株 4AK4的摇瓶培养 ,实现了含有 3 羟基戊酸 (3HV)单体的聚羟基脂肪酸酯的微生物合成。当使用葡萄糖或葡萄糖酸钠与十一碳酸为混合碳源时 ,野生型A .hydrophila 4AK4及含有 3 羟基丁酸辅酶A合成基因phaA和phaB的重组A .hydrophila 4AK4 (pTG01)能够合成-3-羟基丁酸(3HB)与-3HV的共聚物 ,且葡萄糖或葡萄糖酸钠与十一碳酸比例为 1∶1时最利于细胞生长和PHA的积累。当使用月桂酸和十一碳酸为混合碳源时 ,A .hydrophila4AK4能够合成-3HB、3HV与 β-羟基己酸 (3HHx)的共聚物 ,且随着混合碳源中十一碳酸的含量增加 ,A .hydrophila4AK4合成的PHA中-3HV的比例增加 ,而-3HB和-3HHx的比例降低.     

北京红篓菌合成聚羟基烷酸的研究

报道从污水处理厂回流池废水中分离到的北京红篓菌 (Rcs.pekingensisstrain 3-p)合成PHAs的研究结果。实验结果表明 ,3 p菌株生长及积累PHAs的最佳培养条件为 :0 0 1 %酵母膏 ,0 0 1 %NH4 Cl,乙酸钠 5g L ;培养基最适pH值为 7 0～ 7 2。在此培养条件下 ,细胞内PHAs积累量达菌体干重的 60 %以上。酶活测定表明菌株 3 p含有与PHAs合成相关的β 酮硫解酶 ,乙酰乙酰CoA还原酶 ,PHA聚合酶 ,初步推断此菌株的代谢途径为     

应用聚合酶链式反应快速特异鉴定假单胞菌和伯克霍尔德氏菌（R）-3-羟基酯酰载酯蛋白-辅酶A转酰基酶基因

聚羟基脂肪酸酯 (PHA)是一类具有广泛应用前景的可降解生物塑料。因其可以以葡萄糖等廉价底物直接发酵生产PHA而日益受到重视。目前的研究表明在积累中长链PHA的假单胞菌中 ,由phaG基因编码的（R）3 羟基酯酰载酯蛋白 辅酶A转酰基酶 (PhaG)起关键作用 ,但目前为止对该蛋白还知之甚少。通过聚合酶链式反应 (PCR)建立了一种快速、特异鉴定phaG基因的方法 ,应用该方法成功地从两株积累不同PHA的假单胞菌Pseudomonasstutzeri 1317和Pseudomonasnitroreducens 080 2中分别克隆得到phaG基因 ,并在phaG基因突变株PseudomonasputidaPHAG_N-21中表达成功。同时 ,还首次报道了从非假单胞菌菌株Burkholderiacaryophylli AS 1.274 1中鉴定得到phaG基因 ,提示PhaG介导的中长链PHA合成途径作为一种通用的代谢模式在细菌中广泛存在 ,为进一步实现从廉价的非相关底物合成中长链PHA提供了必要的分子生物学基础。     

重组嗜水气单胞菌Aeromonas hydrophila 4AK4中3-羟基丁酸3-羟基己酸共聚酯PHBHHx的发酵生产

3-羟基丁酸和3-羟基己酸共聚酯（PHBHHx）是一种性能优良的新型生物可降解材料,其机械和加工性能与3-羟基己酸（3HHx）在共聚物中的含量密切相关。在嗜水气单孢菌Aeromonas hydrophila 4AK4中引入了编码β酮基硫解酶 (β-ketothiolase)的phbA基因和编码乙酰乙酰辅酶A还原酶(AcetoacetylCoA reductase)的phbB基因,使重组菌增加了一条利用乙酰辅酶A合成3羟基丁酸-CoA的代谢途径,这使得利用非相关性碳源调控PHBHHx的单体组成比例成为可能。利用葡萄糖酸钠和月桂酸作为碳源,对重组Aeromonas hydrophila 4AK4进行了摇瓶培养及5 L发酵罐培养的研究。在摇瓶实验中,通过改变碳源中两种组分的比例,可以使A. hydrophila 4AK4合成的PHBHHx中的3HHx摩尔含量由原来的15%左右降低到3%～12 %,成功地实现了对PHBHHx单体组成的调控;当以月桂酸为唯一碳源时,在5 L发酵罐中,经过56 h的培养,获得了51.5 g/L的细胞干重（CDW）,其中62 %为PHBHHx,3HHx在PHBHHx中的摩尔含量为9.7 %;当以1:1的葡萄糖酸钠和月桂酸为碳源时,48 h的5 L发酵罐培养获得了32.8 g/L的CDW和52 %的PHBHHx含量,其中3HHx在PHBHHx中的摩尔含量为6.7 %。结果证明了该重组菌在大规模生产单体组成可控PHBHHx方面具有很大的应用潜力。     

极端嗜热古菌Pyrococcus horikoshii几丁二糖脱乙酰酶的克隆、表达及性质研究

利用PCR扩增技术从极端嗜热古菌Pyrococcus horikoshii 中得到预测为几丁二糖脱乙酰酶的基因（Dacph,PH0499）,将其克隆入表达质粒pET15b,并在E.coliBL21_codonPlus(DE3)_RIL中表达获得可溶的Dacph重组蛋白（31.6kDa）,TLC分析证明Dacph能够脱去N_乙酰氨基葡萄糖及几丁二糖的一个乙酰基,并与氨基葡萄糖苷酶（BglAPh）共同作用水解几丁二糖生成氨基葡萄糖,从而被命名为一种几丁二糖脱乙酰酶。与Pyrococcus horikoshii中外切氨基葡萄糖苷酶等共同作用,Dacph可能在嗜热球古菌独特的几丁质降解途径中起重要作用。     

真养产碱杆菌聚羟基烷酸合成酶基因在欧文氏菌中的表达

将含有真养产碱杆菌(Alcaligenes eutrophus)合成聚羟基烷酸(PHA)基因(phaCA3)的质粒pTZl8U—PHB改造成为具有卡那霉素抗性的质粒pJMCl．并以电击法将pJMCl引入利用碳源广泛的胡罗卜软腐欧文氏茵(Erwinia carotovora)非致病菌系(Eccl3B)中,phaCAB可获得高效表达,膨大的转基因菌[Eccl3B(pJMCl)]细胞内几乎充满PHA颗粒。以蔗糖为碳源,初步在5L发酵罐中对转基因菌进行分批补料培养35h,菌体干重达28g／L,PHA占菌体干重的68％,具有生产潜力。将该菌合成的PHA提取纯化(纯度达99％)后,进行核磁共振分析,发现它只有单一的聚-β-羟基丁酸(PHB)组分。     

假单胞菌gacA插入突变对藤黄绿脓菌素和吩嗪-1-羧酸合成代谢的差异性调控

假单胞菌株M18分泌藤黄绿脓菌素(Pyoluteorin,Plt )和吩嗪1羧酸（Phenazine1carboxylic acid, PCA）并抑制多种植物病菌的生长。 从M18中克隆双基因调控系统gacS/gacA的组成基因gacA,并构建了该基因抗性插入突变株M18G。在KMB培养基中,M18G合成Plt的能力受到完全抑制,而PCA的积累约比野生型提高31倍左右。Plt合成基因簇突变株M18T和在M18G基础上构建的PCA合成基因簇突变株M18GA的Plt和PCA合成的动力学变化表明,在M18G菌株中,Plt合成的抑制并不引起PCA的过量积累,PCA的过量积累也不引起Plt合成的抑制。由此推测,gacA在基因表达的水平上全局性地执行着调控功能。     

红豆杉细胞非甲羟戊酸途径关键酶基因dxr的克隆与分析

近几年的研究表明,非甲羟戊酸途径可能是紫杉醇合成的主要途径,通过对各种不同来源的非甲羟戊酸途径关键酶5_磷酸脱氧木酮糖还原异构酶（DXR）基因同源区域进行比较,设计出简并引物,利用RT_PCR技术从中国红豆杉（Taxus chinensis）悬浮细胞中扩增出535bp的基因片段。同源序列比对发现,推断的蛋白质序列与Arabidopsis thaliana (Q9XFS9)、Mentha x piperita (Q9XES0)、Synechococcus elongatus (Q8DK30)、Synechocystissp. PCC 6803 (Q55663)、Nostocsp. PCC 7120 (Q8YP49)、Synechococcus leopoliensis (Q9RKT1)的一致性分别达到95%、94%、80%、78%、78%和73%。结合蛋白质保守区、特征区以及进化树分析,证实该基因确为dxr基因,首次报道从裸子植物中克隆到非甲羟戊酸途径关键酶的基因片段。     

利用重组大肠杆菌产聚-4-羟基丁酸的研究*

重组大肠杆菌 E.coli XL-1 Blue（pKSSE5.3）携带Ralstonia　eutropha　H16的 PHA聚合酶基因（phaC）和Clostridium kluyveri的4-羟基丁酸:CoA转移酶基因（orfZ）,可以利用葡萄糖和4-羟基丁酸为碳源合成均聚的聚-4-羟基丁酸[P（4HB）]。优化培养基和培养条件后,进行了补料分批培养。结果表明,经68h左右培养,E.coli XL-1 Blue（pKSSE5.3）的发酵液中菌体干重     

耐辐射奇球菌recA基因的克隆、表达及其对recA缺损大肠杆菌辐射抗性的影响

将耐辐射奇球菌（Deinococcus radiodurans）的recA基因克隆到表达质粒pET15b中,并在Escherichia coli HMS(DE3)中高效表达了可溶性的RecA重组蛋白。同时将recA基因通过穿梭质粒pRADZ3导入recA缺损E. coli TG2细胞中,Western印迹实验显示RecA蛋白能够在不需要诱导剂IPTG的条件下稳定表达。辐射抗性实验表明,D. radiodurans的recA基因在E. coli细胞中的表达能够完全补偿recA缺损E. coli辐射抗性能力。     

阿维链霉菌bkdAB的基因中断对阿维菌素合成的影响

以阿维菌B组分菌株Streptomyces avermitilis Bjbm0006为出发菌株,用PCR的方法构建bkdAB基因簇(Ｂranched_chain α-keto acid dehydrogenase gene AB) 的基因置换质粒pHJ5821 (pHZ1358∷bkdAB&erm),并对其进行基因中断,得到重组菌株Bjbm5821。Bjbm5821的发酵产物经HPLC检测发现,除了产生B1a和B2a外,还产生一种原菌株没有的新组分,3个组分的总含量只有出发菌株Bjbm0006的25%。结果表明bkdAB的中断不仅部分阻断了阿维菌素的合成,还阻断了阿维菌素b组分的合成,可以推测bkdAB的产物在阿维菌素合成途径中主要承担了α-酮基异戊酸脱氢酶 (α-ketoisovaleric acid dehydrogenase) 角色。     

中长链聚羟基脂肪酸酯（mcl PHA）在嗜水气单胞菌I型PHA合酶缺失突变株中的合成

拥有Ⅰ型聚羟基脂肪酸酯（PHA）合酶基因的嗜水气单胞菌CGMCC 0911株可利用月桂酸而不能利用葡萄糖作为碳源积累PHBHHx。将氯霉素抗性基因（Cm）插入到该基因中,获得带有I型PHA合酶断裂基因（phaC::Cm）的自杀质粒pFH10。自杀质粒pFH10通过接合作用转入嗜水气单胞菌CGMCC 0911株中并发生体内同源重组,Cm被整合到基因组上,获得Ⅰ型PHA合酶缺失突变株。DNA序列测定证明了这一结果。GC分析表明,突变株不再产生PHBHHx,但却可利用月桂酸或葡萄糖积累中长链PHA,明显表明野生型嗜水气单胞菌基因组中存在另一个编码Ⅱ型PHA合酶的基因,且只有Ⅰ型PHA合酶被钝化后,这个功能被隐藏的Ⅱ型PHA合酶才可在细胞中发挥作用。     

球形红杆菌积累聚β-羟基链烷酸(PHA)的研究

通过对球形红杆菌(Rhodobacter sphaeroides)生长和积累聚卢-羟基链烷酸(PHA)条件的研究,确定采用两段培养法提高PHA的产量。第一阶段提供适合菌体生长的条件:以葡萄糖作碳源,尿素为氮源,光照微好氧培养。第二阶段则提供使菌体积累PHA的条件:补加乙酸钠厌氧光照培养。经两段培养后菌体PHA含量可占细胞干重的45％,PHA产量每升发酵液可达1.7g。     

热带假丝酵母细胞内pH的测定及其与生长代谢活性的关系

应用荧光探针5(6)-双醋酸羧基荧光素 (Carboxyfluorescein diacetate) 测定了产长链二元酸热带假丝酵母 (Candida tropicalis) 细胞内pH (pHi) 值,确定了该探针载入C. tropicalis细胞的适宜条件。用摇瓶培养C. tropicalis细胞,考察了细胞外pH和生长碳源对pH_I的影响,实验结果表明：细胞外pH对pH_I略有影响,而生长碳源对pH_I的影响略为明显。利用5L发酵罐进一步研究了细胞生长代谢活性与pHi的关系,结果表明：细胞比生长速率、CO₂比生产速率和葡萄糖比消耗速率与pHi变化密切相关,pH_I的增加伴随着细胞生长活力的增加,反之亦然。在pH6.0条件下用葡萄糖和醋酸钠共作碳源培养C. tropicalis细胞时,测得的pH_I值维持在5.72～6.15范围内。     

抗生素AGPM生物合成途径的初步研究

采用前体添加实验法、静息细胞培养法以及酶抑制剂法对藤黄灰链霉菌中抗生素AG PM生物合成途径进行了初步探讨。研究表明能转化成聚酮合成所需活性前体的氨基酸如异亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、谷氨酸等以及短链脂肪酸乙酸、丙酸、丁酸盐对抗生素AGPM合成均有明显促进作用 ;另外 ,在培养基中添加脂肪酸和聚酮生物合成途径的专一性抑制剂浅蓝菌素 (2 5μg mL)或脂肪酸合成抑制剂碘乙酰胺 (0 5mmol L)时 ,菌体生长不受影响 ,而抗生素AGPM合成受到强烈抑制 ,分别为对照的 35 3 %和 2 6 2 % ;     

以葡萄糖为唯一碳源合成聚-4-羟基丁酸的重组大肠杆菌的构建

为实现重组大肠杆菌以葡萄糖为唯一碳源合成均聚的P( 4HB) ,PCR扩增大肠杆菌编码谷氨酸:琥珀酰半缩醛转氨基酶基因(gabT) ,谷氨酸脱羧酶基因(gadA)以及富养罗尔斯通氏菌(Ralstoniaeutropha)H16的4_羟基丁酸脱氢酶基因(gadB) ,并组装到携带富养罗尔斯通氏菌(Ralstoniaeutropha)H16的PHA聚合酶基因(phaC)和克氏梭菌(Clostridiumkluyveri)中编码4_羟基丁酸:CoA转移酶基因(orfZ)的重组质粒pKESS5 3上,形成一个大的操纵元。携带重组质粒的大肠杆菌获得从三羧酸循环的中间物———α_酮戊二酸到P( 4HB)的代谢途径。结果表明,重组大肠杆菌可以以葡萄糖为唯一碳源合成均聚的P( 4HB) ,当向以葡萄糖为唯一碳源的无机培养基添加蛋白胨、酵母提取物、酪蛋白水解物时,P( 4HB)的含量可以高达菌体干重的30 %。     

高产铁载体荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens sp-f的筛选鉴定及其铁载体特性研究

采用改进的CAS检测平板从东湖中筛选得到了一株高产铁载体细菌sp-f,并用CAS检测液定量检测其分泌铁载体量,发现其As/Ar仅0.09(OD680),Su（Siderophore Unit）为90％,达到产铁载体菌最高级。用BIOLOG检测板,结合细菌生理生化反应、形态观察和16S rDNA序列比对分析等分类鉴定方法,确定sp-f为一株荧光假单胞菌。P. fluorescens sp-f生长过程中胞外铁载体的量在对数生长前期累积达到最高后有所减少,至稳定期时菌液中铁载体量达到稳定。在已知铁载体特异吸收峰波长下,用反向高效液相色谱检测无铁环境和高铁环境下培养液上清,比较发现sp-f上清含有3种含儿茶酚胺类基团铁载体,其中包括荧光和非荧光性的脓菌素,200 μmol/L Fe²⁺可完全抑制荧光性质脓菌素的分泌,但非荧光脓菌素的分泌不受抑制,并且对非脓菌素的儿茶酚胺类铁载体的合成分泌反而具有一定的诱导作用。     

利用微生物混合培养技术生产聚羟基烷酸(PHA)研究

研究了圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)突变株G3与巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)G6发酵生产聚羟基烷酸(PHA)的人工可配伍性,确定了它们混合培养的适宜条件,先将G3菌株发酵培养24～28 h后,再以15%(v/v)接种量接入G6菌株并同时补加05%(g/g)蛋白胨(FP)和0.5%(g/g)NH4NO3,继续混合培养42～46h,细胞干重达32 g/L,PHA含量为80%,再结合补料技术最终生物量可达53 g/L,PHA产生量达42.4 g/L。糖对PHA的转化率为0.32。人工混合培养成功地解决了固氮菌发酵生产PHA过程中,发酵液粘度过高,传质较差,补糖总量上不去等技术问题。     

溶氧振荡对聚β羟基丁酸混合培养过程的调控作用

研究生物可降解塑料PHB(Poly β-hydroxy butyrate)生产的低成本和高产率发酵。采用廉价碳源——废食品糕点作为原料,其中同时具有葡萄糖和乳酸。培养是在同一5L发酵罐中先后接入2种细菌,先由乳酸杆菌Lactobacillus delbrueckii消耗葡萄糖产生乳酸,再由真养产碱菌Ralstonia eutrophus消耗乳酸产生PHB。本文应用混沌控制理论设计溶氧振荡来协调混生菌矛盾的生理需求,同时改变振荡节律激励细胞的代谢能。考虑真养产碱菌在乳酸里的代谢,有异养和真养两种途径,其中两种重要代谢通量,生物氧化能ATP和还原能NADPH,能够反映混生菌细胞的生理状态,二者都与供氧密切有关。实验通过取样进行细胞破碎后,由荧光分析仪监测不同发酵阶段的ATP和NADPH,发现2种代谢能随着溶氧控制的不同节律变化而起伏,溶氧节律振荡能够使混合培养的PHB的浓度比常规供氧方法提高1倍。