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。     

核糖体工程技术选育ε-聚赖氨酸高产菌株

【目的】利用核糖体工程技术选育Streptomyces albulus AS3-14的链霉素和利福平双重抗性突变株,以提高其ε-聚赖氨酸合成能力。【方法】通过链霉素抗性筛选,获得链霉素抗性的ε-聚赖氨酸产量提高突变株;在此基础上,继续筛选其利福平抗性突变株,实现链霉素和利福平双重抗性ε-聚赖氨酸高产菌选育。【结果】获得的双重抗性高产突变株Streptomyces albulus WG-608的ε-聚赖氨酸摇瓶产量达到3.7 g/L,5 L发酵罐补料分批发酵ε-聚赖氨酸产量达到53.0 g/L,较出发菌株分别提高了42.3%和32.5%。【结论】链霉素和利福平双重抗性选育能够显著提高ε-聚赖氨酸产生菌Streptomyces albulus的产物合成能力。     

Breeding of ε-poly-L-lysine producing strain using succinic acid as sole carbon source

本文旨在通过诱变和耐受性筛选的手段提高放线菌ε-PL的产量.以稠李链霉菌Streptomyces padanus LS-L5为出发菌,经紫外诱变,在以琥珀酸为唯一碳源的培养基上筛选快速生长的菌株,测定突变株的ε-PL发酵水平和遗传稳定性.经初筛和复筛,获得突变株H3,其摇瓶发酵ε-PL产量为0.68 g/L,较出发菌提高了41％,传代4次产量基本稳定.H3在5L发酵罐中分批发酵,ε-PL产量达到2.0 g/L,较出发菌提高了一倍.在固定二氧化碳的能力方面,突变株H3的PEP羧化酶酶活较出发菌株LSL5的PEP羧化酶酶活提高了1.67倍.     

ε-聚赖氨酸高产改造菌发酵过程分析与工艺改进

ε-聚赖氨酸(ε-PL)是我国新近批准的一种天然食品防腐剂,由链霉菌好氧发酵制备而来。通过传统育种手段强化产生菌ε-PL合成能力是提高其发酵水平的重要途径,然而高产改造菌与出发菌株发生的生理改变却很少被关注。本研究从培养特征,营养需求和发酵过程参数等方面进行比较与分析,发现高产菌株Streptomyces albulus GS114具有需氧量小、菌体量低、ε-PL产量高、单位菌体ε-PL合成能力强、转化率高等特点。为了进一步提高S.albulus GS114的ε-PL产量,通过提高pH冲击策略中预培养p H增加其菌体量,实现ε-PL产量达到53.49 g/L,较优化前提高了11.9%。研究结果将为ε-PL工业化生产奠定基础。     

聚-ε-赖氨酸高产菌株的筛选及其发酵工艺的初步研究

利用亚甲基蓝平板初筛、摇瓶复筛,从土壤中筛选了一株聚-ε-赖氨酸(ε-PL)高产菌株,ε-PL摇瓶产量大于2g/L,经初步鉴定该菌株为白色链霉菌(Streptomyces albulus)。对该菌株发酵生产ε-PL的培养基成分进行初步研究表明:葡萄糖是最好的碳源,酵母粉和硫酸铵是最佳的复合氮源,在优化培养基下,ε-PL摇瓶产量达到3.9g/L。     

ε-聚赖氨酸高产菌株的选育

正ε-聚赖氨酸(PL)由链霉菌合成、分泌[1],对细菌、霉菌、酵母菌等有强烈的生长抑制作用,是一种被广泛应用的生物食品防腐剂。但野生型产生菌的ε-PL合成能力都比较低,利用物理和化学诱变,选育S-2-氨基乙基-L-半胱氨酸和甘氨酸抗性突变株,已见报道的最高摇瓶产量为2.11 g/L[2];应用等离子诱变技术和基因组重排技术,可将ε-PL最高摇瓶产量提高到3.11 g/L[3]。但传统的选育手段耗时、耗     

聚-ε-赖氨酸高产菌株的筛选及其发酵工艺的初步研究

利用亚甲基蓝平板初筛、摇瓶复筛,从土壤中筛选了一株聚-ε-赖氨酸（ε-PL）高产菌株,ε-PL摇瓶产量大于2g/L,经初步鉴定该菌株为白色链霉菌（Streptomyces albulus）。对该菌株发酵生产ε-PL的培养基成分进行初步研究表明：葡萄糖是最好的碳源,酵母粉和硫酸铵是最佳的复合氮源,在优化培养基下,ε-PL摇瓶产量达到3.9 g/L。     

链霉菌ε-聚赖氨酸发酵过程中的氧化胁迫效应

【目的】探究ε-聚赖氨酸(ε-PL)产生菌对p H和ε-PL的耐受性、氧化胁迫与ε-PL合成之间的关系。【方法】选取3株ε-PL产生菌Streptomyces sp.AF3-44、Streptomyces sp.AS32和Streptomyces albulus F15,比较其在发酵性能、p H和ε-PL耐受性以及抗氧化胁迫能力上的差异,并对菌株发酵过程的活性氧成因进行分析。【结果】在3株菌中AF3-44具有最强的p H和ε-PL耐受性及抗氧化胁迫能力,因而在发酵后期能够保持良好的细胞活性和最高的ε-PL浓度;ε-PL引起的氧化胁迫主要发生在发酵前期,而发酵中后期氧化胁迫的产生主要由酸性p H导致。【结论】提高链霉菌ε-PL发酵过程中的抗氧化胁迫能力,可提升菌体活力和发酵水平。     

具有双重抗生素抗性的ε-聚赖氨酸高产菌株选育及生理特性

以ε-聚赖氨酸产量为1.60g/L的Streptomyces albulus M-Z18为出发菌株,利用核糖体工程技术选育具有双重抗生素抗性的ε-聚赖氨酸高产菌株,并对高产菌株和出发菌株的生理生化性能进行比较。通过链霉素诱变成功选育出了1株遗传稳定的ε-聚赖氨酸产生菌S.albulus S-7,ε-聚赖氨酸产量为2.03g/L;对S.albulus S-7叠加巴龙霉素,获得1株遗传稳定的具有双重抗性的ε-聚赖氨酸产生菌S.albulus SP-14,ε-聚赖氨酸产量为2.37g/L,比出发菌株S.albulus M-Z18的ε-聚赖氨酸产量增加了48.10%。使用链霉素和巴龙霉素选育具有双重抗生素抗性的ε-聚赖氨酸高产菌株是一种有效的手段。     

一株ε-多聚赖氨酸产生菌的筛选与鉴定

【目的】筛选和鉴定产ε-多聚赖氨酸(ε-polylysine,ε-PL)的放线菌菌株,测定所产ε-PL的结构和聚合度,研究其抑制微生物生长的效果。【方法】利用亚甲基蓝和ε-PL因静电排斥而形成透明圈原理筛选ε-PL产生菌,采用Itzhaki方法复筛。考察分离菌株的形态、生理生化特征和16SrRNA基因、gyrB基因序列的同源性鉴定菌种。结合其波谱特征对其所产ε-PL进行结构和聚合度鉴定。采用抑菌圈法考察所产ε-PL对7株指示菌的抑菌活性。【结果】获得3株能够产生ε-PL的放线菌,其中X-18的ε-PL产量最高,达到0.8g/L,综合形态、生理和分子生物学分析结果,鉴定为白色链霉菌(Streptomyces albulus)。根据波谱学特征,并与标准品比对,证实该ε-PL分子聚合度为25–30,抑菌实验结果显示,它对细菌的抑菌效果明显好于真菌。【结论】从土壤中分离到1株抑菌效果较好的ε-PL产生菌S. albulus X-18,丰富了ε-PL产生菌资源。     

高产DHA破囊壶菌Aurantiochytrium sp. PKU#SW7诱变株的筛选

【目的】对野生菌株Aurantiochytrium sp.PKU#SW7诱变育种,筛选高产DHA突变株。【方法】采用UV诱变和化学药物胁迫筛选方式,以菌株的生物量、油脂产量、DHA产量作为筛选指标,获得高产DHA突变株。【结果】经鉴定获得一株DHA高产突变株PKU#PM003,该菌株传代4次后仍保持较好的遗传稳定性。摇瓶发酵后,PKU#PM003生物量产量高达6.62 g/L,比原始菌株5.95 g/L提高了11.26%,脂肪酸含量高达4.01 g/L,比原始菌株3.18 g/L提高了26.1%,DHA在脂肪酸中所占比例由29.97%增加到33.43%,产量提高了41.01%,油脂突变效果显著。【结论】突变株PKU#PM003可作为性状优良的工业化发酵生产菌种,并在DHA产量提升上仍具有巨大的空间。     

以琥珀酸为唯一碳源选育ε-聚赖氨酸高产菌

本文旨在通过诱变和耐受性筛选的手段提高放线茵￡一PL的产量。以稠李链霉菌Strepto—myces padanus LS-L5为出发菌,经紫外诱变,在以琥珀酸为唯一碳源的培养基上筛选快速生长的菌株,测定突变株的ε-PL发酵水平和遗传稳定性。经初筛和复筛,获得突变株H3,其摇瓶发酵ε-PL产量为0．68dL,较出发菌提高了41％,传代4次产量基本稳定。H3在5L发酵罐中分批发酵,ε-PL产量达到2．0g／L,较出发菌提高了一倍。在固定二氧化碳的能力方面,突变株H3的PEP羧化酶酶活较出发菌株LS-L5的PEP羧化酶酶活提高了1．67倍。     

基于pH调节和有机氮源流加调控补料分批发酵过程提高ε-聚赖氨酸产量

为了解决ε-聚赖氨酸(ε-PL)补料分批发酵过程中后期ε-PL产率下降的问题,提出了在补料阶段利用调节p H值和流加有机氮源(酵母粉)两种手段来提高ε-PL产率。利用上述两种策略,实现ε-PL平均产率分别达到4.62 g/(L·d)和5.16 g/(L·d),较未调控补料分批发酵(典型补料分批发酵)分别提高了27.3%和42.15%;同时,实现ε-PL产量分别达到36.95 g/L和41.32 g/L,较未调控补料分批发酵分别提高了27.4%和42.48%。进一步细胞活性染色和关键酶活性分析发现,两种策略均能显著提高细胞活力和关键酶活性。该研究结果表明,在发酵中后期通过调节p H值和流加酵母粉两种措施能够显著增强细胞活性和产生菌代谢能力,从而达到提高ε-PL产率和产量的目的。     

用Genome shuffling技术选育紫杉醇高产菌株

以树状多节孢（Nodulisporium sylviforme）紫杉醇产生菌为研究对象,探索了紫杉醇产生菌的基因组重排育种的基本规律,重点研究了紫杉醇产生菌的原生质体融合和基因组重排育种的方法．采用薄层层析（TLC）、高效液相色谱（HPLC）和质谱（MS）分析筛选重组子,通过四轮基因组重排成功选育出了3株遗传稳定的高产紫杉醇菌株,其中一株重排菌株F4-26的发酵液中紫杉醇含量达到516-37μg几,比原始出发菌株NCEU-1紫杉醇产量提高了64．41％,比亲本菌株紫杉醇产量提高了31．52％-44．72％．     

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。     

紫外线和硫酸二乙酯复合诱变选育PHB高产菌株

【目的】获得高产聚β-羟基丁酸酯(Poly-β-hydroxybutyricacid,PHB)菌株。【方法】以假单胞菌属Pseudomonas koreensis PK3菌株为出发菌株,采用硫酸二乙酯和紫外线相结合的诱变方法进行多轮诱变。【结果】经过初筛和复筛得到一株高产PHB突变菌株,命名为Pseudomonas koreensis UVCN-18。连续传代9次后,发酵28 h条件下,PHB产量达到15.94 g/L,占细胞干重69.54%,较原出发菌株Pseudomonas koreensis PK3(4.42 g/L)提高了2.61倍,并且该菌株具有良好的遗传稳定性。【结论】采用硫酸二乙酯和紫外线相结合的诱变方法,成功获得了一株高产PHB突变菌株。     

抗肿瘤银杏内生真菌Aspergillus oryzae YX-5发酵 培养基的优化

【目的】对一株具有抗肿瘤活性的银杏内生真菌Aspergillus oryzae YX-5的发酵培养基进行优化。【方法】以发酵后的菌体干重、粗提物质量和粗提物抗肿瘤活性为指标,通过单因素实验选出合适的碳源和氮源,再以选出的碳源、氮源以及K2HPO4、MgSO4·7H2O、KCl共5个因素进行正交实验,确定出最适宜的发酵培养基配方。【结果】YX-5的最佳发酵培养基配方为葡萄糖45 g/L,蛋白胨8 g/L,K2HPO4 0.5 g/L,MgSO4·7H2O 0.2 g/L,KCl 1 g/L,FeSO40.01 g/L。优化后菌体干重、代谢物的产量和抗肿瘤活性分别提高了41.88%、226.52%和19.31%。【结论】通过对米曲霉菌(Aspergillus oryzae)YX-5的发酵培养基进行优化,明显提高了粗提物产量和抗肿瘤活性,这对后期规模化发酵中减小发酵规模和降低工作量十分有利。     

原生质体紫外诱变选育可利用廉价碳源的高产油新菌株

【目的】研究并建立利用原生质体紫外诱变技术选育可利用廉价碳源发酵的高产油新菌株的方法。【方法】采用1.5%蜗牛酶和1.0%纤维素酶混合液水解去除细胞壁得到2A00015(近平滑假丝酵母,Candida parapsilosis)的原生质体,将其放于紫外灯下诱变及再生壁培养,筛选获得可利用廉价碳源发酵的高产油酵母,并采用气相色谱质谱联用法(GC-MS)测定其脂肪酸组成。【结果】突变效果最好的突变菌株2A00015/25用葡萄糖发酵培养7 d后,其生物量、油脂产率和产油量分别为17.77 g/L、58.12%和10.32 g/L,较原始菌株分别提高了12.45%、23.32%和38.68%;利用废糖蜜发酵培养,其生物量、油脂产率和产油量分别为18.54 g/L、49.44%和9.17 g/L,较原始菌株分别提高了9.09%、21.16%和32.18%。利用废糖蜜培养其产油效率虽低于利用葡萄糖培养,但从环境保护及原材料成本的角度考虑,用废糖蜜作为碳源发酵培养产生油脂更具优势。诱变菌株利用废糖蜜发酵后产生油脂经检测含有8种脂肪酸,其脂肪酸组成与植物油近似,其中不饱和脂肪酸含量占脂肪酸总量的82.4%。【结论】通过利用原生质体紫外诱变技术,成功选育出一株新的可利用廉价碳源的高产油海洋菌株,产油率达到49.4%,提高了21.2%。     

聚-ε-赖氨酸补料发酵的初步研究

在5L自动发酵罐中,通过分批发酵和补料分批发酵,对白色链霉菌(Strepomyces albulus)生物合成聚-ε-赖氨酸(ε-PL)进行了初步研究。结果表明,在分批发酵中,利用pH控制策略,ε-PL产量从0.6 g/L提高到2.4 g/L。在分批补料发酵中,采用pH控制策略,当糖浓度在10g/L以下,补加葡萄糖和硫酸铵,则菌体大量生长,ε-PL产量提高到16.81 g/L,为分批培养的27倍。     

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％。