用基因组重排技术选育赖氨酸高产菌株

摘要：【目的】以北京棒杆菌（Corynebacterium pekinense）1为研究对象,选育赖氨酸高产菌株,并探索赖氨酸产生菌基因组重排育种的基本规律。【方法】利用基因组重排技术选育赖氨酸高产菌株。【结果】通过四轮基因组重排成功选育出了5株遗传稳定的高产赖氨酸菌株,其中1株重排菌株赖氨酸产量达到16.95 g/dL,比原始菌株Corynebacterium pekinense 1赖氨酸产量提高了37.14%,比亲本菌株赖氨酸产量提高了17.46％~31.19%。【结论】首次采用基因组重排技术改良赖氨酸产生菌,成功选育出了5株产量较稳定的高产赖氨酸菌株,具有潜在的应用价值。     

紫杉醇高产菌株的原生质体诱变选育及其遗传变异初探

以紫杉醇产生菌NCEU_1为出发菌株,分别采用紫外线和紫外线与氯化锂复合诱变方法对其原生质体进行诱变,获得了两株高产紫杉醇的突变株———UV4 0 - 1 9和UL50 - 6 ,其紫杉醇产量从出发菌株的314 0 7μg L分别提高至376 38μg L和392 6 3μg L ;同时,又采用RAPD和同工酶技术对出发菌株NCEU_1与两高产株UV4 0 - 1 9和UL50 - 6 间的遗传差异进行了研究。结果表明,出发菌株与诱变菌株之间以及两诱变菌株之间都存在明显差异,为进一步研究与紫杉醇合成相关基因及诱变株产量提高的分子机制奠定了基础     

产紫杉醇菌株原生质体诱变育种的研究

对紫杉醇产生菌NCEU-1的原生质体进行了紫外线和氯化锂复合诱变,筛选制霉菌素抗性突变株,共筛选出了4株正突变株。经发酵筛选试验,获得了一株遗传性状稳定、高产紫杉醇的原生质体诱变菌株——UL_04-5,其紫杉醇产量从出发菌株的314.07μg/L提高至418.24μg/L。     

基因组重排选育胸苷磷酸化酶高产菌株

以短乳杆菌为研究对象,通过基因组重排技术选育胸苷磷酸化酶高产菌株。首先采用紫外复合诱变筛选出EA42、EB27作为基因组重排育种的亲本并制备成原生质体,分别采用紫外照射50min和60℃水浴加热60min双亲灭活原生质体,然后用质量分数40％PEG6000,30℃恒温诱导融合10min进行基因组重排。经过3轮基因组重排育种,成功选育出3株胸苷磷酸化酶高产菌株,其中菌株F3-36在菌体发酵量提高的前提下,进行5次传代测试其胸苷磷酸化酶活均在2．500U／mg湿菌体,比原始菌株酶活提高了260％。     

紫杉醇产生菌及其工程菌株之间的AFLP遗传差异分析

采用AFLP技术对三株紫杉醇产生菌(HQD33、HQD43、HQD54)及HQD33菌株经复合诱变后再经原生质体诱变得到的两株诱变株UL50-6和UV40-19及其融合菌株J1-3进行了分析,结果表明三株紫杉醇产生菌分属不同的种属,同时首次从分子水平上证实Z35-8,J1-3为两株不同的融合子,为下一步的基因工程育种工作中的基因定位和分子克隆提供丰富可靠的分子标记。     

ε-聚赖氨酸高产菌选育与发酵性能评价

【目的】选育ε-聚赖氨酸(ε-PL)高产菌,并探究不同碳源对其发酵性能的影响。【方法】借助基因组重排和核糖体工程两种育种手段强化ε-PL产生菌的合成能力,并利用p H冲击工艺评价不同碳源对ε-PL发酵的影响。【结果】经过4轮基因组重排和4轮核糖体工程连续选育,获得1株高产突变株Streptomyces albulus GS114,其摇瓶ε-PL产量达到3.0 g/L,较出发菌提高了1.7倍。该改造菌株在5 L发酵罐中分别以葡萄糖和甘油为碳源进行192 h的补料-分批发酵时,ε-PL发酵产量分别达到了43.4 g/L和45.7 g/L,较出发菌提高了11.0%和14.9%,而菌体量分别减少了24.0%和33.2%,ε-PL得率提高了34.2%和30.7%。【结论】基因组重排结合核糖体工程育种是一种有效的ε-PL高产菌选育手段,研究结果将为ε-PL高产菌改造和工业生产碳源选择提供直接指导。     

基因组重排技术选育乙醇高产菌株

里氏木霉（Trichoderma reesei）被认为是最合适联合生物加工（consolidated bioprocessing）的微生物之一。原始里氏木霉菌株产乙醇能力太低,需要进一步提高其产酒量。我们通过基因组重排技术提高了里氏木霉菌株产乙醇能力和乙醇耐受力。首先对CICC40360菌株孢子进行NTG诱变得到正向突变菌株,再以此为出发菌株进行基因组重排。进行基因组重排后,重组菌株在含不同乙醇浓度的原生质体再生培养基上进行筛选。突变菌株和原始菌株一起做摇瓶发酵实验进行比较以确定产乙醇能力的提高。经过两轮基因组重排后,筛选获得表现最优异的重组菌S2-254。该菌株能在利用50g/l葡萄糖发酵出6.2g/l乙醇,同时能耐受3.5% （v/v）浓度乙醇。上述结果表明,本实验采用的基因组重排技术能够有效而且快速获得具有目的性状的优良菌株。     

耐温性L-谷氨酸发酵菌种的选育

应用基因组改组技术提高,L-谷氨酸生产菌在高温发酵条件下的谷氨酸产量。以天津短杆菌T6—13变异株SW07-1为原始亲株,分别经紫外线（UV）-硫酸二乙酯（DES）和X射线诱变,获得5株耐温性能略有提高的突变菌株。经2轮基因组改组,获得耐高温（能在44℃生长）的L-谷氨酸菌株F2-50。F2—50在38℃下,摇瓶发酵40h,发酵液中L-谷氨酸浓度比原始出发菌株提高了近41％,在41℃高温下,摇瓶发酵40h,L-谷氨酸浓度比原始出发菌株提高了近2倍。     

妥布霉素产生菌诱变育种的研究

本实验以妥布霉素产生菌黑暗链霉菌（Ｓ．ｔｅｎｅｂｒａｒｉｕｓ）ＡＴＣＣ１７９２０为出发菌株,经紫外线处理,获得一株产量较高且稳定的菌株ＵＶ－５９,其抗生素效价比原株提高９２．３％对ＵＶ＿５９菌株进行高温处理,得到一株Ｔ－５４１菌株,所产抗生素只有两个组分,比原出发株减少一个组份,不再含有出发株产生的氨甲酸卡那霉素;再对Ｔ－５４１菌株进行原生质体制备,分别用紫外线和紫外线加氯化锂以及亚硝基胍诱变处理原生质体,获得四株高产菌株,效价比原株提高１１５～１５０％,且稳定。此外还研究了变异菌株的形态与产量的关系。     

高产紫杉醇菌株的诱变选育及其差异表达基因消减cDNA文库的构建

[目的]选育高产紫杉醇菌株,并构建选育到的高产紫杉醇菌株与出发菌株HD1-3差异表达的cDNA消减文库.[方法]分别采用硫酸二乙酯和紫外线与硫酸二乙酯复合诱变处理菌株HD1-3孢子;以选育到的高产紫杉醇菌株为tester,菌株HD1-3为driver,应用抑制性消减杂交技术构建选育到的高产紫杉醇菌株与菌株HD1-3差异表达的cDNA消减文库.[结果]试验确定的Nodulisporium sylviforme紫杉醇产生菌HD1-3孢子复合诱变的适宜条件为:将106cfu/mL孢子悬液经过8%硫酸二乙酯处理15 min后,在电磁搅拌下,用紫外灯(30 w,距离30 cm)照射处理45 s,获得了1株遗传性状稳定、高产紫杉醇的突变株--UD14-11,其紫杉醇产量从出发菌株HD1-3的232.73±4.61μg/L提高至312.81±7.51μg/L;构建的文库滴度为1.2×107cfu/mL,阳性克隆率75.3%,片段大小主要集中在300 bp-1.0kb.[结论]选育到了1株遗传性状稳定、高产紫杉醇突变株;成功地构建了高产紫杉醇菌株UD14-11与菌株HD1-3差异表达的cDNA消减文库,为寻找、分离微生物生物合成紫杉醇相关基因和利用基因工程或代谢工程手段定向设计改造菌株奠定基础.