粗糙脉孢菌纤维素酶液体发酵优良形态突变体筛选

丝状真菌被广泛地用于包括纤维素酶在内的工业酶生产过程。在液体深层发酵中,丝状真菌菌丝形态直接影响发酵液的流变特性,进而与目标酶蛋白产量存在着重要的关联。目前,针对丝状真菌工业酶液体发酵菌丝形态的研究依然是从传统的发酵工程学角度出发,对与发酵水平紧密相关的形态、粘度等性状相关基因的认识远远不够。为了挖掘深层发酵中对丝状真菌发酵产酶性能具有重要影响的形态发育相关基因,以粗糙脉孢菌Neurospora crassa单基因突变体库中的95株形态突变株为研究对象,在结晶纤维素为碳源的条件下进行筛选,探寻与野生型菌株蛋白产量有显著差异的突变株。同时,对这些突变株的内切-β-1,4-葡聚糖酶酶活、β-葡萄糖苷酶酶活、发酵液粘度和菌丝干重进行了测定,并观察了发酵液中突变株的菌丝形态。实验结果表明,与野生型菌株相比,突变株SZY32、SZY35、SZY39和SZY43发酵液中蛋白浓度显著降低,突变株SZY11、SZY63、SZY69和SZY87发酵液中蛋白浓度显著性提高。值得注意的是,突变株SZY11和SZY43发酵液菌丝体主要形态为菌球状,其发酵液粘度分别降低75%和50%,突变株SZY87在发酵液中呈长丝状,发酵液粘度显著升高至少2倍。这些与产酶水平相关的形态、粘度基因的获得将有助于丝状真菌纤维素酶等工业酶高产工程菌株的理性构建。     

华根霉液态培养生产脂肪酶不同形态菌体的转录组差异分析

【背景】作为发酵工业中一类重要的生产菌株,丝状真菌目的产物的形成与菌体形态有着紧密的联系。华根霉(Rhizopus chinensis)CCTCC M201021是从我国传统酿造浓香型白酒大曲中筛选到的一株丝状真菌,其生成的包括脂肪酶在内的酶蛋白具有较高的工业应用价值。【目的】华根霉(Rhizopus chinensis)CCTCC M201021在脂肪酶液态发酵中形成两种不同形态菌体,发酵表现差异明显。本研究考察华根霉不同菌体形态及其细胞代谢在转录组水平的内在差异。【方法】基于RNA-Seq高通量转录组测序,分别对液态培养获得的不同形态华根霉菌体高表达和显著差异表达的转录基因进行功能分析。【结果】两种形态菌体转录组存在明显的差异。利用RPKM值对表达量最高的前20个基因进行分析,聚集态菌体高表达基因主要为不同类别的核糖体蛋白,而分散态菌体中与细胞形态相关的几丁质酶及与信号传导相关的基因也是高表达基因。在两种形态菌体显著差异表达的20个基因中,除了涉及代谢的基因有明显不同外,分散态菌体中也有一些涉及"细胞过程与信号"的基因上调表达显著。两种形态菌体中独有表达基因总体表达量均较低,但聚集态菌体独有表达基因在基因种类和表达量上都要明显高于分散态菌体。同时,转录分析表明,华根霉脂肪酶在聚集菌体中较高的生产水平与脂肪酶基因的高水平转录有关。【结论】菌体形态的差异显著影响了华根霉的转录组,不仅不同形态菌体高表达基因和显著差异表达基因有明显不同,而且功能相同的蛋白在不同菌体形态下也多是由不同基因表达,它们可能承担着不同的作用。总体而言,华根霉聚集态菌体中存在更为复杂的生理过程,而分散菌体中受到信号的传导和调控似乎更多。菌体形态的改变可能是细胞分化的结果,伴随着菌体对细胞微环境改变的一种响应。研究结果为深入了解丝状真菌形态分化的内在机制及其影响提供了一些线索。     

丝状真菌液体深层发酵过程菌丝聚集的调控机制

丝状真菌是微生物发酵产品的重要表达体系,其液体深层发酵过程的典型特征是环境因素显著影响菌丝聚集,菌丝聚集影响发酵体系流变特性,进而影响质量传递、热量传递和动量传递,最终影响目标产物生物合成和生产效率。文中首先综述了丝状真菌形态调控的方法和策略,在此基础上针对丝状真菌菌丝生长和聚集过程的两大典型特征——顶端延伸生长和分枝生长,综述和展望了钙信号传导途径和几丁质生物合成途径对调控菌体聚集这一形态的重要意义。     

黑曲霉发酵过程中菌体形态的分析方法建立及应用

丝状真菌(Filamentous fungi)的发酵生产通常具有较高的工业应用价值,但其菌体形态是一个区别于其他非丝状菌的一个重要发酵指标。针对目前形态分析的瓶颈,本研究使用琼脂糖凝胶对黑曲霉菌形进行固定,利用平板实现菌球样本的大量制备,并结合图形处理软件自建自动化处理程序,实现了大量准确可靠的菌体形态参数的获得,大大增加了形态数据处理通量及准确度。应用该方法于黑曲霉发酵生产糖化酶过程中不同供氧水平及剪切水平下菌体形态的研究,通过大量形态数据定量阐明了黑曲霉在不同剪切水平下的分区域形态分布特性,为进一步工业过程的形态优化提供了重要的研究方法。     

丝状真菌Glarea lozoyensis SIIA-F1108产纽莫康定B0发酵条件的研究

【目的】采用响应面法优化丝状真菌Glarea lozoyensis SIIA-F1108发酵生产纽莫康定B_0培养基,提高发酵产量;通过氮源优化,降低发酵液菌体浓度,改善发酵过程的溶氧水平。【方法】采用Plackett-Burman设计和响应面法进行培养基优化,筛选出对纽莫康定B_0产量具有显著影响的因素;通过最陡爬坡实验及Box-Behnken设计,并利用Design-Expert软件对实验数据进行回归分析,得到优化的发酵培养基配方;通过对优化培养基中氮源组分进行全因子实验,最终得到高产量和低菌体浓度发酵培养基。【结果】实验数据表明:甘露醇、脯氨酸和葡萄糖对纽莫康定B_0产量影响最大;最佳浓度分别为甘露醇167.3 g/L、脯氨酸26.1 g/L、葡萄糖28.5 g/L。采用优化后的培养基进行摇瓶发酵,纽莫康定B_0产量达到了1 840 mg/L,较优化前提高了42%,与预测结果一致。用硫酸铵部分替换棉籽饼粉后,发酵液菌体浓度降低,在100 L发酵罐上对优化后的结果做了进一步的验证,纽莫康定B_0产量达到1 980 mg/L。【结论】模型预测值与实验值有较高吻合度,具备较高可信度和显著性,发酵产量提高了42%,响应面实验设计和分析方法能够有效地用于丝状真菌Glarea lozoyensis SIIA-F1108产纽莫康定B_0发酵培养基进行优化。通过调整培养基中的氮源组成,降低了发酵液菌体浓度,改善了发酵过程的溶氧水平。     

培养条件对里氏木霉306菌体形态和t-PA生物合成的影响

里氏木霉（Trichoderrna reesei）306是能够生物合成组织型纤溶酶原激活剂（t-PA）的基因工程菌株。在对其液态深层培养时,发现随培养夸件和培养时间的变化,其菌体能以松散和菌丝球的两种形态存在。菌体形态和t-PA的产生密切相关。培养基中无机盐和表面活性剂的种类和添加量以及接种量和pH等培养条件是影响里氏木霉306菌体形态和t-PA合成的主要因素。在液态深层培养过程中,菌体以松散的菌丝体形态生长,形成纸浆状发酵液,利于t-PA的合成。     

丝状真菌形态控制及其在发酵过程优化中的应用

丝状真菌广泛用于发酵产业,在液体深层发酵过程中,其生长形态与产物种类及产量间存在重要关联,成为发酵过程调控的热点。采用数学模型解释丝状真菌的形态发育与调控机制,是近年来工程学界颇为关注的研究手段。本文结合自己的工作着重解释丝状真菌各种生长形态的生长机理及形态发育的数学描述方式,以及如何采用数学模型描述丝状真菌发酵过程中产物、形态及环境的关联,最终实现形态的控制,完成生物发酵过程优化。具体包括:1)丝状真菌的生长机制;2)形态发育数学模型在发酵过程优化中的应用;3)控制丝状真菌形态的策略。     

产羧肽酶菌株的筛选及其产酶特性的研究*

从土壤中分离到28株产蛋白酶菌株,用其粗酶液水解多肽并经氨基酸自动分析仪测定产物中游离氨基酸的含量和种类,从中筛选到一株产羧肽酶的菌株。对该菌株的菌落和菌体形态进行观察,确定其属于曲霉菌属。该菌株在发酵至第48h时,发酵液中羧肽酶活性达到最大。此时发酵液pH值为7.46,菌体已处于衰败期,说明该酶的合成方式为延迟合成型。     

球孢白僵菌响应氧化胁迫的分子机制研究进展

球孢白僵菌作为模式丝状真菌,以分生孢子、菌丝体、虫菌体等多种形态存在,在真菌孢子发育、寄主与宿主互作的研究中具有重要意义。同时,球孢白僵菌又是一类广泛应用的真菌杀虫剂,对森林防护和农业生产具有实际应用价值。球孢白僵菌的相关基因被敲除后,突变体响应氧化胁迫,孢子发育和毒力会发生改变。本文综述了近年来球孢白僵菌在响应氧化胁迫方面的研究进展,为丝状真菌氧化胁迫信号途径的研究提供参考。     

促溶剂对雷斯青霉发酵液流变特性的影响

目的:促溶剂通常用于甾体生物催化过程以提高底物溶解度,但在发酵液中添加促溶剂对菌体形态及发酵液特性的影响还少有报道。方法:利用旋转流变仪和顺磁分析仪分别对发酵液的流变特性及体积氧传递系数KLa进行监测。结果:无论是否添加促溶剂,发酵液都表现出非牛顿流体力学特性,但添加3%1,2丙二醇后同一时期发酵液稠度系数减小大约17%,而流动指数平均增加8%。结论:添加促溶剂使得发酵液表观黏度减小,体积氧传递系数增大,从而有利于甾体化合物的生物转化。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.