地衣芽孢杆菌高产2,3-丁二醇菌株的选育和发酵研究

目前2,3-丁二醇生产菌株大部分为致病菌,对人类健康和环境具有一定威胁。从牛奶样品中分离到1株产2,3-丁二醇的芽孢杆菌127-7,分析其16S rRNA基因序列,确定该菌株为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。进一步对菌株127-7进行紫外诱变,筛选耐受高浓度葡萄糖和高产乙偶姻的菌株。摇瓶发酵结果显示,突变株BL41的2,3-丁二醇产量较出发菌株127-7提高了41.1%。对发酵副产物分析发现,不控制发酵液pH可以显著降低乳酸产量,2,3-丁二醇产量在72 h达到81.4 g/L。进一步调整补糖策略,维持最低残糖浓度为30 g/L,菌株BL41产2,3-丁二醇83.4 g/L,最高产率为1.9 g/L·h,发酵时间缩短至46 h。结果表明,地衣芽胞杆菌BL41可以作为候选菌株,用于工业规模2,3-丁二醇的生产。     

增强胞内NDAH水平和乙偶姻还原酶活力提高2,3-丁二醇产量

枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis 168是一株安全生产菌株,首次通过弱化B.subtilis 168磷酸戊糖途径(PPP)中的关键酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)基因zwf,研究了其对胞内NADH水平的影响,进而研究其对2,3-丁二醇(2,3-BD)及副产物合成的影响。弱化菌株B. subtilis168△zwf进行摇瓶发酵实验,与出发菌株相比,胞内辅酶NADH水平得到了增强, 2,3-BD产量提高了15.0%,主要副产物AC积累量下降了10.6%,但乙酸、乳酸等有机酸的积累量提高。为了进一步提高2,3-BD生产效率,在B. subtilis168中克隆表达了不同来源的ACR基因,研究发现克雷伯氏菌来源的ACR酶活力最高,将此来源的ACR的基因kphs克隆到B.subtilis168△zwf中加强表达,对重组菌株B.subtilis168△zwf/pMA5-kphs进行摇瓶发酵实验,与出发菌相比,2,3-BD产量提高了37.3 %,主要副产物AC积累量下降了28.1%,同时,乙酸等分支路径的其他副产物也有不同程度的降低。     

产2,3-丁二醇高木糖耐性肺炎克雷伯氏菌转录组学分析与发酵优化

选育高木糖耐性肺炎克雷伯氏菌并对其进行转录组学分析与产2,3-丁二醇发酵条件的优化。首先通过适应性进化定向筛选出了具有高木糖耐受能力和2,3-丁二醇产量提高的肺炎克雷伯氏菌(KP2),然后对其进行转录组学分析与发酵条件优化。结果显示,筛选出的高木糖耐性的肺炎克雷伯氏菌木糖的转化率提高了174.5%,2,3-丁二醇的产量提高了227%。转录组分析结果表明亲本菌株KPG和KP2菌株差异表达基因中有242个基因上调和263个基因下调。Pathway分析表明,转录水平的变化主要表现在信号转导、碳水化合物代谢、能量代谢和其它物质代谢等。在1L反应器中,初始木糖浓度120 g/L时最优发酵条件为:温度35℃,转速230 r/min,通气量0.7 L/min,最适pH值5.9。在最优条件下,2,3-丁二醇产量达43.75 g/L,相比优化前提高了32.7%。本研究获得了高效利用木糖生产2,3-丁二醇的菌株,对表型变化产生的机理在分子水平上进行阐述,并得到了最优的发酵条件,结果可以为2,3-丁二醇的生物转化提供参考,对2,3-丁二醇的生物法生产具有一定的指导意义。     

2,3-丁二醇代谢途径关键酶基因敲除对克雷伯氏菌发酵产1,3-丙二醇的影响

2,3-丁二醇是克雷伯氏菌发酵产1,3-丙二醇的主要副产物,为减少2,3-丁二醇的产生,利用Red重组技术对克雷伯氏菌2,3-丁二醇合成途径关键酶基因budC和budA进行了敲除。突变株发酵性能实验结果表明,所获得的两株突变株生长性能受到不同程度的影响;budC基因的缺失使菌株1,3-丙二醇产量提高了10%,2,3-丁二醇降低为原来的70%,而budA基因缺失则使菌株无2,3-丁二醇和1,3-丙二醇的产生,但乳酸、琥珀酸、乙醇和乙酸的产量较出发菌株都有明显增长。通过进一步对budC基因缺失菌株主要产物分析,推测在该菌中存在2,3-丁二醇回补途径,这一结果为低副产物克雷伯氏菌的改造提供了新依据。     

芽胞杆菌发酵产2,3-丁二醇的研究进展及展望

综述了近年来利用芽胞杆菌生产2,3-丁二醇(2,3-BD)的研究进展,包括生产菌株的筛选、影响芽胞杆菌发酵2,3-丁二醇的因素、芽胞杆菌2,3-丁二醇代谢途径及调控等方面,并对其研究方向进行了展望。     

pH与溶氧控制对解淀粉芽胞杆菌发酵粗甘油生产2,3-丁二醇的影响

首次利用一株安全菌株解淀粉芽胞杆菌发酵生物柴油副产物粗甘油生产2,3-丁二醇。溶氧和pH是影响微生物法生产2,3-丁二醇的最主要因素。结果表明,发酵过程中不控制pH更有利于2,3-丁二醇合成;采用三阶段控制搅拌转速策略,2,3-丁二醇产量最大值达到?38.1?g/L,生产强度达到1.06?g/(L·h),与恒定转速获得的最好结果相比较,分别提高了14.8%和63.1%。采用脉冲流加发酵时,2,3-丁二醇产量达到71.2 g/L,2,3-丁二醇生产强度达到0.99 g/(L·h),这是目前报道的利用粗甘油合成2,3-丁二醇的最高产量。     

菠萝渣淀粉功能降解菌筛选及s2b7-4的鉴定

为了加快菠萝渣发酵,本试验通过利用多种选择性培养基,从自然发酵的菠萝渣中分离到多种淀粉分解菌,经过初筛和复筛,获得了降解菠萝渣的淀粉降解功能菌株s2b7-1和s2b7-4,筛选出其最适培养基为改良LB培养基及其优化组合。通过形态、生理生化和分子综合鉴定得出s2b7-4菌株为枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)。     

高产光学纯(R,R)-2,3-丁二醇工程菌株构建与发酵优化

[目的]构建能够专一性合成光学纯(R,R)-2,3-丁二醇的大肠杆菌工程菌,并进行发酵条件优化。[方法]将来源于多粘芽孢杆菌的(R,R)-2,3-丁二醇脱氢酶基因bdh,来源于阴沟肠杆菌的α-乙酰乳酸合成酶基因bud B和α-乙酰乳酸脱羧酶基因bud A与表达载体p Tr C99A连接,导入大肠杆菌中构建人工合成途径。筛选最适的培养基和发酵条件,提高(R,R)-2,3-丁二醇的产量、产率和得率。[结果]获得高效合成(R,R)-2,3-丁二醇的工程菌株GXASB,筛选到最适碳源及其浓度为120 g/L木薯淀粉,最适pH为6.5,最适接种量为10%,在发酵罐中进行同步糖化法发酵,(R,R)-2,3-丁二醇产量达到105.28 g/L,光学纯为99.1%,得率为0.47 g/g,生产强度为1.95 g/(L·h)。[结论]在大肠杆菌中表达基因簇bud B-bud A-bdh能够专一性合成光学纯(R,R)-2,3-丁二醇,经优化发酵条件后,能够显著提高(R,R)-2,3-丁二醇的合成效率。同时工程菌能够利用非粮原料木薯淀粉高效生产(R,R)-2,3-丁二醇,补料发酵产量达到105.28 g/L,为使用廉价原料工业化生产(R,R)-2,3-丁二醇提供参考。     

紫外诱变原生质体选育D-核糖生产菌株

以D-核糖产生菌枯草芽孢杆(Bacillus subtilis)B941为出发菌株,采用紫外诱变原生质体的方法,获得了4株可以在含有6．0％D-核糖的培养基上生长的D-核糖高产菌株,其摇瓶发酵产糖达55．0g／L左右。通过摇瓶发酵试验,研究了D-核糖高产菌株Buvp-24的遗传稳定性。研究结果表明,经多次传代,菌株Buvp-24的发酵产糖能力及对发酵产物D-核糖的耐受性没有改变,有望应用于工业生产中。     

枯草芽孢杆菌聚谷氨酸合成途径相关基因功能研究

聚谷氨酸(polyglutamic acid, PGA)作为一种天然多功能的聚合物,近年来成为研究的热点。由于很难通过化学方法合成,微生物发酵是目前生产聚谷氨酸的有效途径。【目的】从基因水平探究枯草芽孢杆菌聚谷氨酸合成途径中degS、degQ、degU、swrA、rocA、putM基因的功能,通过分子改造实现对代谢途径的调控。【方法】以枯草芽孢杆菌为出发菌株,通过对代谢途径中相关基因进行敲除或过表达,分别构建degS、degQ和degU基因缺失的重组菌,swrA、rocA和putM基因过表达的重组菌,借助菌株胞外聚谷氨酸积累的变化分析影响途径的关键节点。【结果】在摇瓶发酵条件下,重组菌Bacillus subtilis 168-swrA、Bacillus subtilis 168-rocA、Bacillus subtilis 168-putM的胞外聚谷氨酸含量分别是原始菌株的1.28倍、1.47倍和1.37倍。重组菌Bacillus subtilis 168-ΔdegS、Bacillus subtilis 168-ΔdegQ、Bacillus subtilis 168-ΔdegU的胞外...     

一株以甘油为底物产二羟丙酮(DHA)微生物菌种的筛选及鉴定

甘油为微生物可利用的理想碳源, 从自然界筛选出21株以甘油为唯一碳源产二羟丙酮(DHA)的菌株, 经初步发酵测定发酵液中DHA含量, 其中菌株6-8 DHA产量最高达6.4 g/L。对其进行常规生理生化鉴定实验, 并结合16S rDNA基因分析, 比对结果表明, 菌株6-8与Acinetobacter sp. 相似性最高, 达99.7%, 在细菌分类学上属于假单胞菌目莫拉菌科不动杆菌属。将其命名为Acinetobacter sp.6-8。     

一株以甘油为底物产二羟丙酮(DHA)微生物菌种的筛选及鉴定

甘油为微生物可利用的理想碳源,从自然界筛选出21株以甘油为唯一碳源产二羟丙酮（DHA）的菌株,经初步发酵测定发酵液中DHA含量,其中菌株6-8DHA产量最高达6.4g／L。对其进行常规生理生化鉴定实验,并结合16S rDNA基因分析,比对结果表明,菌株6-8与Acinetobacter sp.相似性最高,达99．7％,在细菌分类学上属于假单胞茵目莫拉茵科不动杆菌属。将其命名为Acinetobactersp.6-8。     

片烟产果胶酶细菌的鉴定及酶活测定

以果胶为碳源, 对津巴布韦片烟烟叶表面产果胶酶细菌进行分离, 采用16S rDNA限制性酶切片段长度多态性分析(ARDRA)和测序方法, 结合形态学、生理生化实验, 对所分离产果胶酶菌株进行鉴定, 同时研究培养时间、温度、起始pH、接种量对菌株产酶的影响。结果表明, 从津巴布韦片烟烟叶表面分离得到的产果胶酶菌株主要为芽孢杆菌属的枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis和产碱菌属的粪产碱菌Alcaligenes faecalis。在所分离的菌株中, 枯草芽孢杆菌T10酶活力最高, 以6%的接种量, 在温度为35 °C、起始pH为7.5条件下培养48?56 h, 其果胶酶酶活为571 U/mg, 聚半乳糖醛酸裂解酶酶活为297 U/mg。     

一株转化4-羟基-2-丁酮为1，3-丁二醇微生物菌株的筛选及鉴定

从本实验室保藏的86株酵母菌株中筛选到20株利用4-羟基-2-丁酮（4H2B）生产1,3-丁二醇（1,3-BDo）的菌株,当转化液中4H2B浓度为10g/L时,经初步测定1,3．BDO含量,其中菌株32 1,3-BDO产量最高达6．5g/L,具有较好的1,3-BDO生产潜力。对其进行形态学和常规生理生化鉴定实验,并结合18S rDNA基因分析,比对结果表明,菌株32与Pichia farinosa strain DC 3343相似性达99．8％,为Pichia farinosa的一个亚种。     

高产β-葡萄糖苷酶N1菌株的分类鉴定

从纳豆中分离纯化得到1株β-葡萄糖苷酶高产菌株,命名为N1菌,利用16S rDNA分析对该菌作了系统进化鉴定.首先提取N1菌基因组DNA,根据不同种属细菌的16S rDNA序列两端的保守性设计通用引物,对N1菌16S rDNA片断进行PCR扩增,对扩增得到的目标片段测序,利用BLAST对测序结果进行比对,构建系统进化树进行分析,初步确定该菌属于枯草芽孢杆菌.研究表明以16S rDNA分析对该菌鉴定完全可行.     

细菌群体感应抑制活性微生物Zou 03的筛选与鉴定

从近海区生态环境中分离纯化98株海洋菌株,以根癌农杆菌WCF47为敏感检测菌株,筛选出1株具细菌群体感应抑制活性的菌株Zou03,对其进行形态、生理生化特征鉴定和16S rDNA分子鉴定。结果显示,Zou03具枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)的典型特征,其16S rDNA序列通过对比分析,与GenBank中枯草芽胞杆菌16SrDNA的部分序列同源性为100%。综合形态、生化特征及16S rDNA序列对比分分析,鉴定菌株Zou03为枯草芽胞杆菌。表明近海区生态环境中存在具有抑制细菌群体感应活性的微生物,有利于海洋微生物资源开发,为以致病菌群体感应系统为靶点的新型疗法提供新技术。     

白酒酒曲中高产四甲基吡嗪菌株的筛选和鉴定

为探索白酒酿造过程中四甲基吡嗪的合成机制,从白酒高温曲中筛选获得具有高产四甲基吡嗪的菌株。本研究应用Voges．Proskauer（V．P）反应和光度法对获得菌株的发酵液中的四甲基吡嗪含量进行测定从而获得高产菌株,综合菌落生长形态,16SrDNA序列分析及飞行时间质谱分析,对高产四甲基吡嗪菌株进行鉴定。结果表明,从曲中筛选获得的16株产乙偶姻菌株,其中S12、B1、S1001及B3产TTMP含量较高,分别为67．4mg／kg、50．7mg／kg、48．9mg／kg和43．2mg／kg。S12经进一步鉴定为Bacillussp．。     

黑水虻幼虫肠道和体表产酶细菌的分离和鉴定

从野外收集和室内饲养的黑水虻Hermetia illucens L.幼虫体表和肠道分离出同时具蛋白质和有机磷分解能力的细菌10株,其中编号为T2、T4、T6、T7和T8的菌株分离自体表,编号为S14、S15、S16、S19和S20的菌株分离自肠道。克隆细菌的16S rDNA和DNA促旋酶B亚基编码基因gyrB对10株细菌进行了鉴定。通过16S rDNA序列确定10株菌为芽孢杆菌属,根据gyrB基因以及BLAST结果构建系统发育树,将10株细菌鉴定为枯草芽孢杆菌。然后将10株菌的gyrB基因以B.subtilis subsp.subtilisstr.168和模式菌株B.subtilis subsp.subtilis BCRC10255相应基因序列为参照构建系统发育树,分析10株菌在种的水平上的亲缘关系,发现10株菌存在亲缘关系差异,没有重复菌株。     

四株抗荔枝病原菌的芽孢杆菌的分离鉴定

荔枝果树根际土壤中筛选出4株芽孢杆菌OR-1、OR-2、OR-3、ON-6,都显示出抗荔枝病原菌的活性。采取对该菌株形态特征、培养特征、生理生化特征和遗传特性进行研究的方法,结果表明菌株与枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的特征一致;将4菌株的16S rDNA序列在GenBank中进行序列比对,结果亦显示其与Bacillus subtilis的16S rDNA的序列片段的相似性均达99%以上;以相似性为基础构建系统进化树,分析表明菌株与Bacillus subtilis同源关系最近。最终得出结论为菌株OR-1、OR-2、OR-3、ON-6为枯草芽孢杆菌。     

福矛高温大曲中芽孢杆菌16S rDNA-RFLP及系统发育分析

目的:从福建建瓯黄华山酿酒有限公司高温大曲中分离出89株芽孢杆菌,通过初步筛选鉴定并进行微生物多样性研究.方法:对其16S rDNA进行PCR - RFLP分析和系统发育研究.结果:初步筛选得到的18株芽孢杆菌被HhaⅠ和MspⅠ酶切聚类分为四大组.通过系统发育分析样品中有6株Bacillus subtilis,4株Bacillus cereus,2株Bacillus sonorensis,2株Bacillus licheniformis,以及Bacillus pumilus、Bacillus oleronius、Bacillus coagulans和Bacillus thuringiensis各1株.结论:研究显示该高温大曲中可培养芽孢杆菌具有微生物多样性.