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.     

1,3-丙二醇产生茵基因组重排育种

[目的]本文以肺炎克雷伯氏杆菌为研究对象,利用基因组重排技术,提高其对发酵体系中主要产物的耐受性,获得1,3-丙二醇高产菌.[方法]以含预处理后的出发菌株的补料发酵终点液的96孔板为筛选方法,利用基因组重排技术育种.[结果]筛选到的5株高产菌株(LSG1,LSG2,LSG4,LSG5,LSG6),在3升罐批次发酵中的1...     

培养基组成对树状多节孢(Nodulisporium sylviforme)紫杉醇产量的影响

采用正交试验法 ,研究了醋酸钠、苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸对紫杉醇产生菌HQD3 3 产生紫杉醇的影响。结果表明 ,它们之间的协同作用对提高紫杉醇产量有显著影响。在改良的S - 7培养基基础上 ,再加入醋酸钠 1 0g/L、苯丙氨酸 5 0mg/L、酪氨酸 1 5mg/L、亮氨酸 6 0mg/L ,可以使紫杉醇产生菌HQD3 3 产生紫杉醇产量提高到 2 0 3 6 5 6 μg/L。     

大剂量紫外诱变选育ε-聚赖氨酸高产菌

以白色链霉菌Z-18为出发菌株,经大剂量紫外诱变处理,用S-2-氨基乙基-L-半胱氨酸（AEC）氨基酸结构类似物平板定向育种方法,获得1株ε-聚赖氨酸高产菌C-18,其发酵液中ε-聚赖氨酸产量较出发菌株提高42．9％。在含有50g／L葡萄糖的培养基中,ε-聚赖氨酸积累可达1．23g／L。     

云南红豆杉(Taxus Yunnanensis)内生真菌中产紫杉醇真菌的筛选

报道了从云南红豆杉（Taxus Yunnanensis)树皮和枝条中分离得到的52株内生真菌中,有19株菌的发酵产物经TLC分析和HPLC检测验证后产紫杉醇或紫杉烷类物质。其中紫杉醇含量在1‰以上的菌株有8株。TAX-47（茎点霉属）和TAX-49（组丝核菌属）的紫杉醇得率分别为47.302μg/L和31.06μg/L,TAX-25（茎叶核菌属）巴可亭Ⅲ得率为744.2μg/L,这些菌株值得进一步研究。     

高产紫杉醇内生真菌J11的鉴定

从南方红豆杉(Taxus chinensis var.mairei)的幼茎中分离出一株产紫杉醇内生真菌J11.菌株J11的发酵提取物经高分辨质谱分析,证实J11菌株可产紫杉醇.提取该菌株的基因组DNA,扩增核糖体internal transcribed spacer(ITS)和28S核糖体large subunit rRNA gene(LSU)序列,经测序获得该菌的ITS序列和LSU序列.序列比对和检索结果表明,J11菌株为葡萄座腔菌(Botryosphaeria ssp.)属中的一个新菌株.形态学鉴定符合葡萄座腔菌属特征,高效液相色谱分析表明,J11菌株的紫杉醇含量约为615.1μg/L.本研究首次证实葡萄座腔菌J11是一株高产紫杉醇野生型菌株,具有潜在的应用前景.     

Mycobacterium sp．高效转化植物甾醇为雄甾-1，4-二烯-3，17-二酮的诱变选育

采用紫外线、亚硝基胍复合诱变雄甾-4-烯-3,17-二酮（AD）和雄甾-1,4-二烯-3,17-二酮（ADD）的转化产生菌Mycobacterium sp．,结合平板筛选,获得一株遗传性状稳定单产ADD的突变菌株Mycobacterium sp．-11,其ADD质量浓度达到1246ms／L,比原始菌株（484mg／L）提高了150％,经初步优化后发酵液中ADD最高达到1430mg／L,发酵液中ADD质量占ADD、AD两产物质量总和的比例由70％提高到99．1％。     

树状多节孢诱变株与出发株间同工酶差异初探

为了探索紫杉醇产生菌发酵产生紫杉醇的机理,对紫杉醇产生菌树状多节孢HQD33和经LiCl、紫外线诱变产生的紫杉醇产量正突变的HQD33诱变菌株(P50-2、P1-6、P5-8、L30-2、L50-4)的同工酶和蛋白质(如:过氧化物酶同工酶、脂酶同工酶、淀粉酶同工酶、过氧化氢酶同工酶以及可溶性蛋白和游离组蛋白)的电泳图谱进行了分析,结果显示:除过氧化氢酶同工酶以外其它酶和蛋白质的电泳图谱都有不同程度的改变。可初步推断,诱变使紫杉醇产生菌的分子生物学背景发生了变化,由于遗传背景的改变导致了产生菌细胞内部蛋白质和同工酶的变化,可进一步认为紫杉醇的产生与试验所选的同工酶和蛋白质有一定的相关性。     

产紫杉醇内生真菌Z58的分离和鉴定

本研究从曼地亚红豆杉（Taxus x media）树皮内表皮分离得到一株产紫杉醇的内生真菌Z58,通过高效液相色谱法、质谱法和核磁共振波谱法对其紫杉醇提取物进行了分析. 结果表明,内生真菌Z58的紫杉醇提取物具有和紫杉醇标准品相近的色谱特征峰,其保留时间为10.2 min;也与紫杉醇标准品具有相同的质谱特征峰（（M+Na）+=876）和1H-NMR谱带.并通过形态学特征分析和18S rDNA序列分析,将内生真菌Z58初步鉴定为肉座菌属（Hypocrea sp.）真菌.肉座菌Z58的紫杉醇产量约为2.5～3.0 μg/g（紫杉醇/菌丝干重）,是一株具有潜在应用价值的产紫杉醇内生真菌.     

微波对阿维拉霉素产生菌诱变效应的研究

阿维拉霉素产生菌SV微波诱变效应的研究发现：菌株SV对微波敏感（微波处理60s,SV菌株存活率低于10％）,菌落形态变化大。微波诱变处理最佳作用方式为培养皿不加盖、快速冰上冷却,最佳处理时间为50s（其正突变率25．3％）。通过微波诱变处理、阿维拉霉素推理筛选,最终获得一株稳定性良好,阿维拉霉素产量达到21．5mg／L,较出发菌株提高119．4％的突变株SV-15。     

南昌霉素高产菌株的链霉素抗性基因突变诱变筛选研究

通过对链霉素对南昌霉素（Nanchangmycin)产生菌NS－41－80菌株孢子的致死浓度测定基础上,采用诱变剂甲基磺酸乙酯（EMS）的不同诱发剂量对菌株孢子进行诱变处理,诱变处理的孢子涂布在含链霉素（10ug/mL)致死浓度的高氏平板上,获得了大量的链霉素抗性基因（str)突变株。然后从3,000株链霉素抗性基因（str)突变株中通过初筛获得比诱变出发菌株产素能力提高20％以上的菌株202株,再进一步通过摇瓶复筛,获得比出发菌株产素能力分别提高100％,200％,300％高产菌株为48株,7株和1株,分别为复筛菌和初筛菌株的23．76％和1．60％,3．46％和0．23％,0．5％和0．03％,将产素能力提高240％以上5个菌株连同出发菌株连续3批次进行摇瓶发酵结果,5个突变株的产素能力均比出发菌株的产素能力提高57％－96．4％,其中突变株80－5．3－165菌株摇瓶发酵单位达6,000ug/mL以上,3批次摇瓶平均发酵单位达5,855ug/mL,建立了南昌霉素高产菌株的链霉素抗性基因突变诱变快速高效的筛选方法。