丙酮丁醇梭菌硫氧还蛋白系统在溶剂生产过程中的功能

【目的】探究丙酮丁醇梭菌硫氧还蛋白系统在生长和代谢过程中的功能。【方法】使用ClosTron系统对硫氧还蛋白系统中的硫氧还蛋白还原酶基因(trxB)进行插入失活,得到突变株,通过Southern杂交方法验证插入内含子的拷贝数;在基本培养基中进行分批发酵,比较并分析突变株的生长特点;通过pH控制,利用限磷的连续发酵方法使丙酮丁醇梭菌稳定地在产酸期和产溶剂期生长,分析野生型菌株和突变株在稳定的产酸期和产醇期的生长和产物合成情况;通过添加不同浓度的过氧化氢检测野生型和突变株的抗氧化压力。【结果】抗性筛选和基因测序结果表明,成功构建了硫氧还蛋白还原酶失活的突变株,命名为Clostridiumacetobutylicum trxB::int(29)。在分批发酵中,突变株和野生型菌株的最大生长量相近,细胞在600 nm处的光吸收值(OD600)达到6.5,但是突变株在36 h的OD600达到最大,较野生型推迟12 h;在连续发酵的产酸期,野生型菌株与突变株生长变化不大,OD600分别稳定在4.6和4.4,且葡萄糖的消耗和酸产量相差不大;在产溶剂期,突变株的OD600稳定在3.5,低于野生型的4.0...     

解脂耶罗维亚酵母工程菌合成超长链脂肪酸及温度的影响

[背景]解脂耶罗维亚酵母属于产油微生物,大量研究表明该酵母能够高产长链脂肪酸和油脂,但是应用该酵母合成超长链脂肪酸仍待研究。[目的]工程化解脂耶罗维亚酵母合成高值超长链脂肪酸,并研究温度对脂肪酸合成的影响。[方法]合成密码子优化的拟南芥(Arabidopsis thaliana)延长酶基因AtFAE1、非洲芥菜(Brassica tournefortii)延长酶基因BtFAE1和碎米芥属植物Cardamine graeca的延长酶基因CgKCS,分别构建质粒pYLEX1-AtFAE1、pYLEX1-BtFAE1、pYLEX1-CgKCS和pYLEX1-AtFAE1-BtFAE1-CgKCS。以解脂耶罗维亚酵母菌株Po1g为宿主,通过化学法分别转化上述4个质粒,获得工程菌Po1g-AtFAE1、Po1g-BtFAE1、Po1g-CgKCS和Po1g-AtFAE1-BtFAE1-CgKCS,比较评价超长链脂肪酸的合成。在此基础上,过表达内源二酯酰甘油酰基转移酶基因DGAT1(diacylglycerol acyltransferase)提高产油量,并研究温度对生物量、产油、脂肪酸组成的影响。[结果]在解脂耶罗维亚酵母中3个延长酶的延长能力明显不同,AtFAE1主要催化C20:1脂肪酸的合成,BtFAE1更有利于芥酸(C22:1)的合成,而CgKCS能够催化合成神经酸(C24:1),但是三者共表达并未提高神经酸产量。在表达CgKCS基因的菌株中过表达DGAT1基因,细胞油脂含量提高50%。温度实验表明,低温有利于解脂耶罗维亚酵母合成不饱和脂肪酸,反之,高温利于其合成饱和脂肪酸。[结论]脂肪酸延长酶基因CgKCS可直接催化C18:1脂肪酸合成C24:1的超长链脂肪酸,并且通过优化培养温度可提高不饱和脂肪酸的合成。本研究为构建超长链脂肪酸细胞工厂以及发酵优化提供理论和技术参考。     

细菌脱有机硫的遗传学研究进展*

化石燃料的燃烧,产生大量的有毒气体ＳＯ２进入大气,造成严重的空气污染,同时也是产生酸雨的最主要的原因［１,９］。为了保护环境,要求使用低硫含量的化石燃料,但目前世界上低硫含量的化石燃料储备正在急剧减少。因此需要对含硫高的化石燃料进行脱硫处理。化学脱硫方法一加氢脱硫（Hydrodesulfurization）难以脱去化石燃料中的有机硫。而生物催化法脱硫便宜,在常温下即可进行,并且具有高专一性,因此发展一种化石燃料的生物脱硫方法已是十分必要［1］。 化石燃料中的有机硫主要是二苯并噻吩（Dibenzothiophene,DBT）,于是生物脱…     

极端嗜热厌氧菌 Caldicellulosiruptor 木质纤维素降解研究简

随着能源危机的加剧,木质纤维素作为生产生物能源的重要原料得到人们的广泛关注。目前,极端嗜热厌氧菌Caldicellulosiruptor属已发现8个种,具有高效的木质纤维素降解能力,甚至可以作用于未经预处理的木质纤维素。自从20世纪80年代以来,人们在Caldicellulosiruptor属的菌株生理生化性质、木质纤维素降解机制及转化能力、基因组、转录组及蛋白质组、遗传转化体系等方面,都取得了一系列研究成果。笔者对嗜热厌氧菌Caldicellulosiruptor属木质纤维素降解的研究现状及前景进行综述及展望。     

象白蚁肠道中一个纤维素降解菌群的分离和特性研究

利用滤纸培养基从象白蚁(Nasutitermes sp.)肠道中分离出一个具有纤维素降解能力,能够降解滤纸的混合菌群。在起始pH 6.5,37℃培养条件下培养6d可得到最高的纤维素酶(CMCase和FPase)活性。在优化条件下,混合菌群的滤纸降解率在第15d达到最大值66.3%,显示出较高的滤纸降解效率。酶谱活性染色分析显示,混合菌群在以滤纸为唯一碳源的生长过程中至少表达了8种内切葡聚糖酶和4种木聚糖酶。扫描电镜观察到该混合菌群包含短杆状和球形两种形态的细菌。基于16SrRNA基因的系统发育分析表明,该混合菌群中至少存在两种细菌,分别属于沙雷氏菌属(Serratia)和类芽胞杆菌属(Paenibacillus)。这两种细菌协同降解纤维素的机制值得进一步深入研究。     

微藻中的高附加值天然产物与挖掘策略

微藻是一类单细胞的光合自养真核生物,因为生长速度快,油脂含量高,对土地和水资源的要求宽松而被认为是下一代的液体燃料来源。此外,微藻还能够生产多种多样的天然化合物,包括微藻多糖、长链不饱和脂肪酸、色素和生物碱等。与植物中丰富的生物碱研究相比,对微藻中生物碱的研究仍处于起步阶段。微藻中的许多天然产物,通常具有多样性的生物活性,可以作为食品添加剂、营养保健品乃至医药,具有较高的经济价值。本文将简要介绍微藻产生的几类高附加值产品,并就微藻中高附加值天然产物的挖掘策略与规模化培养做简要的探讨。     

微生物脱有机硫研究前沿

环境问题日益成为人们关注的焦点,现代工业的发展使人类对化石燃料的依赖性越来越大。化石燃料的大量使用也造成了环境的严重污染,常规的加氢法处理燃油能耗高,处理效果不理想等方面的缺陷促进了生物脱硫的研究。简述了国外过去三年来在生物脱硫工作中取得的进展,包括菌株的改造;单加氧酶活力必需的黄素还原酶DszD;途径的最后一个酶HPBS脱硫酶以及国外公司的一些工作。     

一种新型相干辐射--THz辐射在生物学中的应用

脉冲THz辐射是一种新型的远红外相干辐射源,近年来在不同的研究领域得到了广泛的应用。本文简要介绍THz辐射产生、探测的基本原理和方法;THz辐射的基本性质和它在生物学研究中应用的物理基础;对生物体系进行时域光谱分析和成像研究所取得的成果和最新进展,以及对该领域研究前景的展望。     

丙酮丁醇梭菌半胱氨酸合成途径中铁氧还蛋白和胱硫醚-γ-裂解酶基因功能

【目的】探究丙酮丁醇梭菌半胱氨酸合成代谢途径上铁氧还蛋白和胱硫醚-γ-裂解酶基因的功能。【方法】使用ClosTron系统对半胱氨酸合成途径上的铁氧还蛋白基因(fer)和胱硫醚-γ-裂解酶基因(mccB)进行失活,得到突变株;在不同硫源的培养基中进行分批发酵,分析突变株的生长特点;通过pH控制,使用限磷的连续发酵方法将丙酮丁醇梭菌维持在产酸期和产溶剂期,分析野生型菌株和突变株在连续发酵中的生长情况。【结果】成功构建Δfer和ΔmccB突变株。在分批发酵中,敲除fer基因的突变株无法利用硫酸盐作为硫源,但添加亚硫酸盐或半胱氨酸可以使其恢复生长;在以半胱氨酸为唯一硫源进行分批发酵时,其终浓度1 mmol/L时不会影响野生型与Δfer突变株的生长,但高于1 mmol/L时生长均会受到抑制。在连续发酵中,Δfer突变株不能在产溶剂阶段生长,添加过量的半胱氨酸也不能恢复生长;敲除mccB基因的突变株仍能在添加甲硫氨酸的培养基中生长,但最大OD仅为野生型的57%;相较于野生型,ΔmccB突变株在产酸期和产溶剂期的生长均受到抑制。【结论】fer基因为半胱氨酸合成途径中硫酸盐还原为亚硫酸盐的关键基因,其控制合成的半胱氨酸不能完全由外源的半胱氨酸替代,敲除后对生长的抑制主要表现在连续发酵中的产溶剂阶段。mccB基因参与调控甲硫氨酸转化为半胱氨酸的过程,其敲除会影响甲硫氨酸到半胱氨酸的转化,但不会阻断该生物反应过程。     

解糖热解纤维素菌F32降解未预处理秸秆及产纤维素酶特性分析

【目的】明确极端嗜热厌氧木质纤维素降解菌解糖热解纤维素菌F32代谢特征,并分析其产酶特性。【方法】使用细胞计数法绘制菌株的生长曲线,使用离子色谱及气相色谱进行产物和残糖量分析,以DNS法及对硝基苯酚法检测菌株胞外蛋白的酶活性。【结果】解糖热解纤维素菌F32在以葡萄糖、微晶纤维素和未经预处理小麦秸秆为碳源时生长状况优于解糖热解纤维素菌DSM 8903。在以葡萄糖为碳源进行培养时,与菌株DSM 8903相比,菌株F32具有产乳酸较多,而产氢气较少的特点。在以微晶纤维素和未经预处理小麦秸秆为碳源进行培养时,与菌株DSM 8903相比,菌株F32胞外蛋白具有较高的内切纤维素酶活性和木聚糖酶活性。【结论】解糖热解纤维素菌F32表现出较强的木质纤维素降解能力,其与DSM 8903的产物组成及胞外蛋白的酶活性具有明显差异。