蛹虫草菌生物合成虫草素的研究进展

蛹虫草Cordyceps militaris是我国传统的药用真菌,虫草素是蛹虫草的主要活性成分,具有抗癌、抗肿瘤、抗病毒等多种生理功能。蛹虫草菌液体发酵是最有希望实现高效生产虫草素的途径,但现阶段生产强度低,亟需应用发酵工程及代谢工程手段提高虫草素产量。文中对液体发酵体系中培养基组分(碳/氮源、前体物质、金属离子等)和培养条件(pH、溶氧量、光照等)对虫草素产量的影响进行了总结,并对虫草素的分离纯化、生物合成基因簇及合成代谢途径进行了阐述,最后探讨了实现虫草素高效生产的关键环节。     

现代生物技术与饲用微生态制剂

近年来,使用抗生素的副作用越来越多地受到关注,世界上许多国家已出台相应政策来控制抗生素的使用。但是由于养殖行业的迅猛发展,养殖密度加大,养殖动物病害发病的风险提高,急需可替代抗生素的新型绿色饲料添加剂产品。微生态制剂作为一种新型绿色饲料添加剂,在养殖行业发挥了重要作用。随着饲用微生态制剂产品研发的深入,现代生物技术在提升微生态制剂的理论和应用研究方面发挥着重要作用。PCR、核酸分子杂交、基因工程以及组学等技术已应用于微生物菌种鉴定、基因改良、作用机理等研究中。本文对饲用微生态制剂的研发现状进行了阐述,并综述了现代生物技术在饲用微生态制剂研究中的应用。     

产虫草素酿酒酵母工程菌株的构建与发酵优化

虫草素作为药用真菌蛹虫草的主要活性成分,具有抗肿瘤、抗病毒等多种生理功能。现阶段虫草素主要通过蛹虫草液体发酵生产,但发酵周期长、生产强度低,制约了其大规模开发利用。文中在酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae S288C中异源表达虫草素合成关键基因ScCNS1和ScCNS2,成功构建了产虫草素的酵母工程菌SHC16,发酵240 h虫草素产量可达67.32 mg/L;基因表达分析显示,发酵后期磷酸戊糖途径、嘌呤代谢及虫草素合成途径关键酶编码基因ZWF1、PRS4、ADE4、ScCNS1及ScCNS2表达水平显著上调。进一步地,通过优化发酵培养基组成,确定以50 g/L葡萄糖为初始底物结合一次补料、添加5 mmol/L Cu2+和1.0 g/L腺嘌呤为最适培养基组成。基于此在5 L搅拌发酵罐中开展补料分批发酵,144 h虫草素产量达到137.27 mg/L,生产强度达0.95 mg/(L·h),较未优化发酵体系提高240%。     

谷胱甘肽促进液体发酵体系中蛹虫草合成虫草素

虫草素是药用真菌蛹虫草Cordyceps militaris的主要活性成分,具有抗癌、抗肿瘤、抗病毒等多种生理活性。研究表明,氧化应激参与丝状真菌的次级代谢调控,然而在蛹虫草虫草素代谢中尚未见报道。本研究以蛹虫草深层液体发酵体系为研究对象,添加谷胱甘肽（glutathione,GSH）调节细胞氧化还原状态,考察其对虫草素代谢的影响。添加3.0g/L GSH,发酵20d虫草素产量达到(439.69±12.43)mg/L,较无添加对照组提高471.24%,同时谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase,GPX）活力提高414.82%;基因表达分析显示,添加GSH后虫草素生物合成关键基因Cns1和Cns2表达显著上调,发酵第15天其表达量分别是对照组的540.67倍和25.81倍。研究结果初步证实,氧化应激参与蛹虫草中虫草素代谢调控。