L-异亮氨酸产生菌黄色短杆菌的选育

以黄色短杆菌BF420为出发菌株,经过紫外线和亚硝基胍(NTG)复合诱变处理后,获得一株甲硫氨酸缺陷(Met-)及抗α-氨基丁酸(α-AB)的L-异亮氨酸产生菌BM2610,该菌株在未进行优化的发酵条件下能够积累L-异亮氨酸的量为7.12g.L-1,比出发菌株BF420提高了122.5%。     

L-异亮氨酸产生菌的选育

以黄色短杆菌BF420为出发菌株,经紫外线和亚硝基胍复合诱变处理后,单菌落分离筛选到一株营养缺陷型突变菌株BF35(Lys-).进一步采用氨基酸结构类似物S-2-氨基乙基-L-半胱氨酸(AEC)、α-氨基丁酸(α-AB)进行抗性筛选,获得一株带有遗传标记的L-异亮氨酸高产突变株BF3510(Lys-+AECr +a-ABr).该菌株在培养基未优化的条件下摇瓶产酸量为6.4g·L-1,比出发菌株增加了83％.     

L-苏氨酸产生菌的选育

以亚硝基胍(MNNG)诱变处理大肠杆菌ASI．358,获得蛋氨酸缺陷型(Met-)突变株,从中得到一株B2851菌,能在培养基中积累少量苏氨酸。通过连续诱变,得K1-73菌株(Met-),在5％葡萄糖与DL-蛋氨酸舔加量为75mg／l的条件下,能够积累3．5mg／ml L-苏氨酸。同样以MNNG诱变处理钝齿棒状杆菌C. crtenalum ASI．542,获得抗a一氨基一β一羟基戊酸(AHV)突变株1770林,其中6％菌株能够积累少量苏氨酸。选得LR—1458菌产L一苏氨酸(1mg／ml。 对该菌逐步诱变,得一株抗8mg／ml AHV及蛋氨酸缺陷型双重突变株(AHV,Mer) LRA-96,其L一苏氨酸产率与亲株比较有明显提高,达3．5mg／ml。连续再诱变并结合单菌落分离选育,得一突变株m一85(AHV,Met-),能在培养基中积累13mg／ml L-苏氨酸。试验表明,连续诱变处理是选育L一苏氨酸高产菌株有效手段之一。     

阿维菌素B1a组分高产菌株的定向选育

以阿维链霉菌(Streptomyces avermitilis)1-17为出发菌株,分别使用紫外线及亚硝基胍并结合L-异亮氨酸诱导手段进行诱变处理,得到AVMB1a组分摇瓶发酵水平较出发菌株提高12.86%的突变株3-6.传代实验表明该菌株的高产性能稳定.结果表明,采用UV、NTG诱变结合L-Ile诱导的手段可以获得B1a组分显著提高的菌株.     

Cp-S316菌株抗细菌活性物质对大肠杆菌的抑制作用及高产突变株选育

通过测定大肠杆菌K12 (Escherichia coli K12)菌悬液的OD260的变化, 研究了多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)Cp-S316抗细菌活性物质对其细胞膜完整性的影响, 结果表明Cp-S316抗细菌活性物质可损伤大肠杆菌K12的细胞膜, 从而引起胞内RNA、DNA等大分子物质的泄漏。为获得抗细菌活性物质高产菌株, 以Cp-S316为出发菌株, 通过紫外诱变以及对自身产生的抗细菌活性物质的抗性筛选法进行预筛、摇瓶初筛和复筛, 获得突变株多粘类芽孢杆菌A17, 其发酵效价比出发菌株Cp-S316提高91%, 该突变株的高产遗传性状稳定。     

L-异亮氨酸产生菌XQ-4在连续培养中的动力学特性

以黄色短杆菌（Brevibacterium flavum)ATCC14067诱变选育获得的L-异亮氨酸高产菌XQ－4（AHV^rSuc^gSG^rEth^rα-AB^rIleHx^r）在连续培养中进行动力学特性研究,以葡萄糖为限制性底物时,XQ－4菌株的生长符合Monod方程,其最大比生长速率μmax=0.265h^-1,饱和常数Ka=0.789g/L.XQ-4菌株L-异亮氨酸发酵时菌体最大实际转化率Yx=0.499g/g,产物最大实际转化率Yp=0.379g/g。     

L-异亮氨酸高产菌选育及其培养基优化

旨在诱变选育L-异亮氨酸高产菌,并探索突变株最佳发酵条件。利用传统化学诱变结合常压室温等离子体生物诱变体系对实验室保藏的Brevibacterium flavum I-12进行逐级诱变,选育2-噻唑丙氨酸(2-TA)和磺胺胍(SG)高抗性和在琥珀酸平板上能快速生长的突变菌株。随后,在单因素实验的基础上,利用响应面设计优化出目的突变株摇瓶发酵培养基组分的最佳参数水平。结果显示,经过一系列诱变和筛选,成功选育出一株在40 g/L的2-TA和5 g/L的SG,且以琥珀酸为唯一碳源的培养基上快速生长突变株,命名为B. flavum TA-6,该菌株产酸达26.2±0.5 g/L,比出发菌株提高了44.75%,而副产物L-缬氨酸和L-亮氨酸积累量明显降低。经响应面法优化发酵条件后,突变株产酸可达27.8±0.5 g/L,比优化前提高了6.1%。通过传统化学诱变结合ARTP生物诱变体系,成功选育出一株杂酸降低的L-异亮氨酸高产菌TA-6,该菌株具有潜在生产应用价值。     

利用IABS模型筛选L－异亮氨酸高产菌株

IABS模型是本研究中确立的理性化菌种选育方法,可用于高效率地筛选多种调控变株。大大减少摇瓶筛选工作量。利用IABS模型以L－异亮氨酸产生菌Brevibacterium flavumAslll为出发菌株,有目的地活化PC、HD和AHAS等酶,筛得变株23—10(α—AB rrt+Suc g+Eth rr),23—10在优化的培养条件下可产生20mg／ml以上的L-异亮氨酸,且无L-亮氨酸积累。23—10变株25代后,产酸能力毫不下降。     

产γ-聚谷氨酸枯草芽胞杆菌菌株的高效诱变及发酵条件优化

以产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)枯草芽胞杆菌菌株SY-ND为出发菌株,采用新型常压室温等离子体技术对其进行诱变以期获得高产菌株,在诱变致死率为80%~98%的条件下,通过检测突变菌株发酵产γ-PGA的量,筛选得到一株高产菌株SY-ND-SFX029。通过正交试验优化得出最佳培养基条件为:蛋白胨8.0g·L-1、蔗糖45.0g·L-1、L-谷氨酸钠35.0g·L-1。依照该条件经过48h发酵,菌株SY-ND-SFX029的γ-PGA产量达35.3g·L-1,比出发菌株SY-ND的γ-PGA产量18.9g·L-1提高86.8%。     

结合缺陷型菌株显色法采用离子束诱变筛选高产L-精氨酸突变株

为快速高效筛选L-精氨酸高产突变株,建立一种缺陷菌株平板显色法并采用低能N+离子束对L-精氨酸生产用菌株钝齿棒杆菌SYPA5-5进行诱变处理,通过上述平板显色法筛选获得高产突变株.对突变株进行摇瓶发酵实验,最终选育出一株L-精氨酸产量较高且产酸性能比较稳定的突变菌株钝齿棒杆菌SYPA5-5-36.该菌株摇瓶发酵L-精氨酸产量可达35.85 g/L,比出发菌株提高了19.5％.因此,缺陷型菌株平板显色法可以用于快速、高效筛选高产L-精氨酸突变株.     

常压室温等离子体诱变选育L-精氨酸生产菌及发酵条件优化

【目的】通过常压室温等离子体诱变技术选育L-精氨酸高产菌株,利用响应面设计探索突变菌株生产L-精氨酸的最佳发酵条件。【方法】采用常压室温等离子体生物诱变系统对实验室保藏的Corynebacterium glutamicum GUI089进行系列诱变,选育L-高精氨酸和8-氮鸟嘌呤抗性菌株。在单因子实验的基础上,应用Plackett-Burman设计从7个因素中筛选出对L-精氨酸合成具有显著效应的(NH4)2SO4、葡萄糖和尿素3个因素。基于上述结果,进一步采用响应面设计优化出主要影响因素的最佳参数水平。【结果】经过一系列的诱变和筛选,选育出一株L-高精氨酸(15 g/L)和8-氮鸟嘌呤(0.7 g/L)抗性菌株,并将此菌株命名为C.glutamicum ARG 3-16。此菌株的L-精氨酸产量比出发菌株提高了49.79%,且发酵液中杂酸的浓度明显降低,特别是L-脯氨酸、L-谷氨酸和L-缬氨酸。在经响应面优化后的最佳发酵条件下,L-精氨酸的产量达到39.72±0.75 g/L,比优化前提高了10.49%。【结论】通过常压室温等离子体诱变技术成功选育出一株L-精氨酸高产菌株,利用响应面法有效地优化了发酵条件,实验结果表明突变株ARG 3-16具有潜在的生产应用价值。     

灰树花菌株的复壮及常压室温等离子体诱变

【背景】实验室所用灰树花菌株系长期继代培养,易出现菌株退化。【目的】通过菌株复壮的方法实现菌株的生物学活性及性状的恢复,并借助高效诱变仪对菌株实施诱变,以期得到活性更高、遗传稳定的诱变株。【方法】分别以PDA加富培养基和PDA-板栗壳培养基为培养基质,采用尖端菌丝分离法进行菌株复壮,得到回复菌株原有的生物学活性及性状的复壮株P-2,为了进一步提高菌株的高产性能,利用常压室温等离子体(atmosphericroomtemperatureplasma,ARTP)诱变技术作用于复壮株P-2菌丝体,最终筛选到一株性能优良、遗传稳定性高的诱变株b-35。【结果】复壮后的菌株P-2菌丝干重和多糖含量分别达到1.18%和19.01%,较出发株分别提高35.17%和35.11%,通过发酵罐验证菌株的发酵周期由48h缩短至32h,菌株发酵活性及效率明显提高。诱变株b-35菌丝干重和多糖含量分别达到1.56%和25.07%,较复壮株P-2分别提高了40.15%和39.33%。【结论】ARTP诱变方法易操作、无污染且诱变效率高,是获得灰树花高产菌株的重要方式。     

高产洛蒙真菌素洛蒙德链霉菌高通量筛选方法的建立与复合育种

[背景]洛蒙德链霉菌S015能生物合成具有广谱抗菌活性的吩嗪类化合物洛蒙真菌素。[目的]因S015菌株的洛蒙真菌素产量较低,将S015菌株经复合诱变育种和基因工程改造,提高洛蒙真菌素产量。[方法]建立洛蒙真菌素产生菌的高通量筛选方法,对出发菌株S0 15进行常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)技术和紫外复合诱变,筛选得到高产菌株;并在高产菌株上敲除洛蒙真菌素的前体分支酸竟争途径中的关键基因trpE1、trpE2,再过表达全局调控基因afsR。[结果]利用洛蒙真菌素在紫外波长375 nm处的特征吸收峰,以及洛蒙真菌素浓度和375 nm处吸光度值的正相关关系,建立了基于24孔深孔板发酵和酶标仪快速检测的高通量筛选方法。经过6轮ARTP和紫外复合诱变及高通量筛选,从4 320株突变株中筛选得到遗传稳定的高产菌株M6,其洛蒙真菌素的产量为61.33 mg/L,是S015菌株的7.35倍;M6菌株的分支途径基因trpE1、trpE2双敲株的洛蒙真菌素产量为81.89 mg/L,是S015菌株的9.82倍;在该基因工程菌株中过表达全局调控基因afsR,产量为109.53 mg/L,是S015菌株的13.13倍。[结论]建立的高通量筛选方法可以有效筛选高产洛蒙真菌素的突变株,并且操作简单快速。通过ARTP和紫外复合诱变,结合高产株M6的基因工程改造,能进一步提升洛蒙真菌素的产量。     

阿维菌素生产菌的常压室温等离子体诱变育种及培养基优化

【目的】通过诱变筛选技术选育阿维菌素高产突变株,对其发酵培养基进行响应面优化,提高阿维菌素产量。【方法】采用常压室温等离子体(ARTP)诱变技术,结合链霉抗性和卡那霉素抗性筛选法及96深孔板高通量筛选法,筛选阿维菌素高产株。在单因素实验的基础上,应用响应面分析法对其发酵培养基进行优化,最后确定最佳培养基配方。【结果】获得一株遗传性状稳定的阿维菌素高产株K-1A6,其阿维菌素产量达到4.22 g/L,比出发菌株9-39提高了23.4%,在最佳培养基中阿维菌素产量达到5.36 g/L,较优化前提高了27.01%。【结论】通过对阿维链霉菌9-39菌株进行ARTP诱变筛选及发酵培养基优化研究能显著提高阿维菌素的产量。     

等离子体作用结合氧限制模型选育利福霉素SV高产菌株

利福霉素SV毒性低、疗效高、抗菌谱广,主要由地中海拟无枝酸菌发酵生产,其发酵过程属于耗氧发酵,供氧直接影响产物形成。为减少发酵过程氧限制影响,进一步提高利福霉素发酵产量,通过构建定向氧限制模型,将常温常压等离子体诱变和无水亚硫酸钠氧限制筛选模型相结合,建立了利福霉素生产菌株24孔板快速培养的高通量筛选方法,高效选育出能够耐受低氧环境的利福霉素SV高产菌株NSMXG-M126,发酵代谢状态参数变化显示,该高产菌株具有更好的氧亲和力。同样的供氧条件下,与对照相比表现出较快的菌体生长速率和利福霉素SV的快速合成能力。在低供氧情况下发酵单位达到7839mg/L,较出发菌株提高48%,表明耐受低氧的突变菌株具有更高的利福霉素SV生产效率。     

Study of two-stage processes for the microbial production of 1,3-propanediol from glucose

The microbial production of 1,3-propanediol (1,3-PD) from glucose was studied in a two-stage fermentation process on a laboratory scale. In the first stage, glucose was converted to glycerol either by the osmotolerant yeast Pichia farinosa or by a recombinant Escherichia coli strain. In the second stage, glycerol in the broth from the first stage was converted to 1,3-PD by Klebsiella pneumoniae. The culture broth from P. farinosa was shown to contain toxic metabolites that strongly impair the growth of K. pneumoniae and the formation of 1,3-PD. Recombinant E. coli is more suitable than P. farinosa for producing glycerol in the first stage. The fermentation pattern from glycerol can be significantly altered by the presence of acetate, leading to a significant reduction of PD yield in the second stage. However, in the recombinant E. coli culture acetate formation can be prevented by fed-batch cultivation under limiting glucose supply, resulting in an effective production of 1,3-PD in the second stage with a productivity of 2.0 g l(-1) h(-1) and a high yield (0.53 g/g) close to that of glycerol fermentation in a synthetic medium. The overall 1,3-PD yield from glucose in the two stage-process with E. coli and K. pneumoniae reached 0.17 g/g.     

产L-苏氨酸重组大肠杆菌的构建和发酵性能

【背景】大肠杆菌由于生长性能优良、遗传背景清晰,常被用作苏氨酸生产菌。【目的】敲除大肠杆菌Escherichia coli THR苏氨酸合成途径的非必需基因,并异源表达苏氨酸合成必需的关键酶,构建一株苏氨酸高产菌株。【方法】利用FLP/FRT重组酶系统,敲除E. coli THR中lysC、pfkB和sstT,同时进行谷氨酸棒杆菌中lysC~(fbr)、thrE和丙酮丁醇梭菌中gapC的重组质粒构建并转化到宿主菌中。【结果】以E. coli THR为出发菌株,敲除其苏氨酸合成途径中表达天冬氨酸激酶Ⅲ (AKⅢ)的基因lysC、磷酸果糖激酶Ⅱ基因pfkB及苏氨酸吸收蛋白表达基因sstT,使菌株积累苏氨酸的产量达到75.64±0.35g/L,比出发菌株增加9.9%。随后异源表达谷氨酸棒杆菌中解除了反馈抑制的天冬氨酸激酶(lysC~(fbr))、苏氨酸分泌转运蛋白(thrE)及丙酮丁醇梭菌中由gapC编码的NADP+依赖型甘油醛-3-磷酸脱氢酶,获得重组菌株E. coli THR6菌株。该菌株积累苏氨酸的产量提高到105.3±0.5 g/L,糖酸转化率提高了43.20%,单位产酸能力提高到5.76 g/g DCW,最大生物量为18.26 g DCW/L。【结论】单独敲除某个基因或改造某个途径不能使苏氨酸大量合成和积累,对多个代谢途径共同改造是构建苏氨酸工程菌的最有效方法。     

Effects of a feedback-resistant aspartokinase III gene on L-isoleucine production in Escherichia coli K-12

An L-isoleucine-overproducing recombinant strain of E. coli, TVD5, was also found to overproduce L-valine. The L-isoleucine productivity of TVD5 was markedly decreased by addition of L-lysine to the medium. Introduction of a gene encoding feedback-resistant aspartokinase III increased L-isoleucine productivity and decreased L-valine by-production. The resulting strain accumulated 12 g/l L-isoleucine from 40 g/l glucose, and suppression of L-isoleucine productivity by L-lysine was relieved.     

响应面法优化重组大肠杆菌产蔗糖异构酶发酵培养基

通过碳氮源的不同浓度对重组大肠杆菌E.coil BL21(DE3)发酵产蔗糖异构酶(SIase)的影响,并借助于数学分析软件Design Expert,结合Plackett-Burman试验设计和中心复合试验设计分析法,对蔗糖异构酶的产生菌进行了发酵培养基的优化研究。实验表明,最佳培养基组分为甘蔗糖蜜10.65 g/L,玉米浆22.22 g/L,NaCl 7.57 g/L ,MgSO₄·7H₂O 0.52 g/L, KH₂PO₄ 4.46g/L,优化后的蔗糖异构酶活力达到29.1U/ml,比LB培养基培养重组大肠杆菌(15U/ml),蔗糖异构酶活力提高了94%,与原始菌大黄欧文菌NX-5相比提高了21.4倍(1.3U/ml)。     

雷帕霉素菌株的常压室温等离子体(ARTP)诱变选育

雷帕霉素由放线菌次级代谢产生,具有抗真菌、抗肿瘤以及免疫抑制等生理活性,是临床重要的器官移植、抗肿瘤原料药物。为了获得具有高发酵潜力的工业用菌株,对雷帕霉素菌株的摇瓶发酵工艺进行了优化。采用常压室温等离子体(ARTP)的方法对高产雷帕霉素菌株的单孢子悬液进行诱变处理,通过高压液相的方法对诱变菌株的发酵代谢产物进行检测,成功地从诱变菌株中筛选获得了发酵产量提高30%以上的诱变菌株,建立了ARTP诱变选育高产雷帕霉素菌株的方法,为后期进行该菌株的选育研究工作以及中试发酵工艺优化提供了方法和物质的基础。