枯草芽孢杆菌在系统与合成生物技术中研究进展及工业应用

枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis是微生物生理生化机理研究的模式菌株,也是工业应用生产小分子化合物、大宗化学品、工业酶、药物及保健品等生物制剂的良好底盘细胞。近些年,研究枯草芽孢杆菌的合成生物技术和代谢工程方法日新月异,为利用其作为底盘细胞生产目标产品提供了良好的工具和理论参考。文中综述了利用枯草芽孢杆菌为细胞工厂,在代谢改造中通过调节全局调控因子,基因组精简及优化,多位点、多维调控,自身生物传感动态调控,膜蛋白工程等方法,系统调控优化菌株;在蛋白质试剂生产改造中,通过优化基因启动子、蛋白质信号肽、菌株自身蛋白质分泌元件,构建无化学诱导剂表达系统等方法,优化生产菌株。另外,文中对未来进一步针对优化枯草芽孢杆菌进行工业生产中需要注意和重点关注的问题、方向进行展望。     

一株产透明质酸酶的菌株鉴定及酶学性质研究

透明质酸酶可用于药物渗透剂、动物皮革松散及低分子量的透明质酸制备.实验室前期筛选了一株具有较高透明质酸降解能力的菌株,本研究对其进行了 16S rRNA基因和生理生化反应鉴定,鉴定为弗氏柠檬酸杆菌,但弗氏柠檬酸杆菌来源的透明质酸酶的功能还未见报道.因而,以透明质酸为底物研究其酶学性质,结果表明:该酶最适pH值为5.5,在pH值4.0～8.0下处理1 h可以保持60％以上酶活力;最适温度为50℃,在50℃和60℃下处理1h后剩余60％以上的酶活力.该酶和人源透明质酸酶最适pH相似,但其耐热性更高.因此,本研究挖掘到了新颖的透明质酸酶的资源,并为其开发利用提供了参考价值.     

兰州兴隆山土壤微生物的分布及其相关特性分析

目的以兰州兴隆山不同区域的土壤微生物为研究对象,分析比较土壤微生物数量与土壤酶活性之间的相关性。方法利用不同方法测定土壤理化性质、微生物数量以及土壤相关酶活特性;采用三区划线法进行土壤微生物的分离与纯化,通过16S rDNA和ITS方法进行优势菌株鉴定。结果兰州兴隆山土壤中微生物菌群数量由多到少依次为细菌、放线菌、真菌。通过分离纯化后,对其中的2株优势菌进行了鉴定,初步推断X2为萎缩芽胞杆菌属(Bacillus atrophaeus)细菌,Z2为栎生青霉属(Penicillium glandicola)真菌。从酶活特性可知,阳面的土壤过氧化氢酶活性比阴面高;随着海拔高度的增加,过氧化氢酶活性呈现增加趋势;阳面的土壤脱氢酶活性总体比阴面高,并且随着海拔梯度的升高,土壤脱氢酶活性也在不断升高。从相关性分析可知,不同海拔土样间微生物数量与酶活性之间表现出明显的相关性。结论兰州兴隆山土壤微生物数量丰富,且细菌数量居多;不同阴、阳面土壤微生物的层次分布以及活性也各有不同。以上研究可为兰州兴隆山土壤生态系统演替等提供参考依据,并为土壤生态环境的治理做铺垫。     

短小芽孢杆菌HR10产孢培养基及发酵条件优化

短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)HR10是一株具有促生抗逆作用的优良菌株。探究菌株HR10产孢的最佳发酵培养条件,对于在更大规模上进行生产发酵具有重要的指导意义。以稀释涂布平板法计数活菌数和芽孢数并计算芽孢率;对菌株HR10产孢培养基的碳源、氮源和无机盐进行单因素分析及正交试验,并采用摇瓶发酵法对影响菌株HR10产孢的几种发酵因子进行单因素优化。结果显示,菌株HR10的产孢培养基最佳组成成分为葡萄糖1%、糖蜜1%、豆饼粉2%、KCl 0.3%、 MnSO_4 0.4%。最佳发酵条件为温度37℃、pH 7、250 mL三角瓶装液量50%、接种量5%、转速220r/min、培养时间52 h。芽孢数达到2.37×10~(10) cfu/mL,芽孢率达94.46%。相比初始培养基芽孢数提高了60.77倍,为其工业化生产提供参考。     

常压室温等离子体诱变选育花脸香蘑新菌株

花脸香蘑作为一种营养丰富、菇型美观的珍稀食用菌,具有良好的开发利用价值。利用常压室温等离子体（ARTP）技术对野生花脸香蘑菌株610双核菌丝片段进行了诱变处理。利用拮抗试验进行了诱变菌株初筛。通过连续传代培养,自然淘汰劣势菌株并获得诱变效应稳定的48个菌株。综合平板培养和基于ISSR和SSR联合遗传多样性分析的结果,筛选出7个诱变菌株与出发菌株共同进行出菇比较试验。出菇试验及子实体蛋白和氨基酸营养分析的结果显示：诱变菌株Ls2和Ls3为筛选出的花脸香蘑优质高产新菌株。诱变菌株较出发菌株生物学效率分别提高10.27%和14.75%,总氨基酸含量、必需氨基酸含量以及氨基酸评分等指标也均显著高于出发菌株,品质提升效果极显著。     

乳链菌肽细胞分子传感器的构建与应用

【背景】乳链菌肽主要是由乳酸乳球菌生产的一类多肽,对革兰氏阳性菌有抑菌作用,是目前联合国粮食及农业组织/世界卫生组织唯一批准使用的天然食品防腐剂。但是其产量低、缺乏简便高效的检测方法,限制了其研究和应用。【目的】构建一种可输出肉眼可见红色荧光的细胞分子传感器,以期能简单方便地检测样品中的乳链菌肽,同时应用该传感器筛选乳链菌肽生产菌株。【方法】用Golden-Gate克隆方法构建含乳链菌肽诱导启动子和下游红色荧光蛋白基因(两种)的载体,转入Lactococcus lactis中。用细胞传感器筛选可能的乳链菌肽生产菌株。【结果】构建的两种乳链菌肽细胞分子传感器都能对2?200 ng/mL乳链菌肽有灵敏的响应,可用于定量测定。两种传感器的最大荧光强度和表型也有所不同。利用细胞传感器确定了Lactococcus lactis ATCC 11454乳链菌肽的产生,同时排除了一个能产其他抗菌化合物的菌株。【结论】构建的细胞分子传感器能特异性地响应乳链菌肽,并能简单快速地筛选乳链菌肽菌株。     

鸡源双歧杆菌定向选育和发酵参数研究

目的从肉仔鸡肠道中筛选出耐酸、耐胆盐和耐消化酶的优良双歧杆菌,研究其生长特性,并优化其发酵参数,为转化生产力提供理论依据。方法通过无菌采样并分离得到多株双歧杆菌,对分离获得的双歧杆菌进行形态学、生化特性研究,然后采用牛津杯法,测定90株双歧杆菌对大肠埃希菌和沙门菌的抑制作用,采用改良MRS培养基,模拟鸡胃肠道逆环境,对其耐消化道特性进行研究,筛选出优良双歧杆菌,再进行生长特性研究及发酵参数优化。结果从肉仔鸡肠道分离出90株双歧杆菌,初步挑选出23株作为候选菌株,抑菌试验测得双歧杆菌B1、B2和B3具有良好的抑菌效果,然后经过耐受消化道逆环境试验,发现B2菌株的耐受能力最好,初步鉴定双歧杆菌B2为小鸡双歧杆菌,并将其定名为Bifidobacterium pullorum B2,对其生长特性的研究发现经18 h发酵细菌总数可以从8.3×105CFU/mL升高到1.3×109CFU/mL,运用优化的发酵培养基进行中试试验,发酵后的活菌数可达1.41×1010CFU/mL。结论本实验从肉仔鸡肠道中分离筛选并初步鉴定了Bifidobacterium pullorum B2,优化了制备Bifidobacterium pullorum B2发酵液的发酵条件,降低了生产成本。     

高效絮凝剂产生菌的培养和筛选

选取菌株上清液对高岭土悬浊液絮凝性的大小为筛选指标,从太原市北郊污水处理厂的活性污泥和中北大学柏林园的土壤中分离出24种菌株(絮凝剂产生菌),基于絮凝特性进行进一步筛选及比较,最终获得3种絮凝活性较高,絮凝性稳定的菌株。     

芽孢杆菌B3的鉴定及其对常见污染真菌的拮抗作用

从平菇废弃培养料中分离获得一株细菌B3,通过对其进行形态学、培养特征比较研究和16SrDNA序列分析,鉴定为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。在与常见的三种食用菌污染真菌脉孢菌(Neurospora sp.)、木霉(Trichoderma sp.)及鬼伞(Coprinus sp.)分别进行对峙培养时,都有明显的抑菌作用,形成的抑菌带分别为0.38cm、0.57cm及0.56cm,而与平菇(Pleurotus ostreatus)、鸡腿菇(Coprinus comatus)及草菇(Volvariella volvacea)分别进行对峙培养时,除对草菇有明显的抑制作用外,对平菇和鸡腿菇的抑制作用很小。在混接B3菌株麸皮菌剂栽培料培养基上,B3菌株对三种污染真菌的抑制作用都很明显;可抑制木霉分生孢子形成、脉孢菌分生孢子萌发及鬼伞菌丝扩展;但不抑制平菇菌丝的生长。