解淀粉芽胞杆菌关键酶基因过表达对鸟苷积累的影响

【目的】研究鸟苷生物合成途径中的3个关键酶编码基因(prs,purF,guaB)过表达对解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)发酵生产鸟苷的影响。【方法】利用穿梭表达载体PBE43,构建含有prs、purF和guaB基因的单独表达载体和prs、purF基因的串联表达载体,将它们分别转入鸟苷生产菌B.amyloliquefaciens TA208后,通过实时定量PCR测定各工程菌株内相关基因的转录水平;通过酶活检测分析关键酶基因扩增对肌苷酸脱氢酶活性的影响;通过摇瓶发酵实验考察工程菌株与对照菌株的生长、耗糖和鸟苷积累情况。【结果】转录分析结果表明prs、purF和guaB基因过表达的同时都伴随着自身转录水平的显著上调。与此同时,prs和purF基因单独表达均轻微下调了嘌呤操纵子的转录水平,但是guaB基因的过表达并不影响嘌呤操纵子和prs基因的转录。酶活分析结果表明prs和purF基因扩增并不影响肌苷酸脱氢酶的活性,guaB基因的扩增使其活性提高了126%。摇瓶发酵实验发现prs和purF基因的单独过表达均未促进宿主菌合成鸟苷,而含guaB基因过表达载体的工程菌鸟苷产量较出发菌株提高20.7%。将prs和purF基因串联表达后,鸟苷产量提高14.4%,糖苷转化率增加6.8%。【结论】过表达guaB基因能够大幅提高鸟苷产量,而prs和purF基因只有实现协同表达才能对宿主菌积累鸟苷产生积极影响,为通过代谢工程技术提高鸟苷产量奠定了研究基础。     

谷氨酸棒杆菌发酵过程中亮氨酸浓度近红外模型的建立

目的:建立谷氨酸棒杆菌发酵过程中亮氨酸浓度近红外模型,为实现谷氨酸棒杆菌发酵生产亮氨酸的发酵过程自动化控制提供理论基础和实践依据。方法:首先在5 L发酵罐中进行亮氨酸发酵,每隔一段时间采集发酵液样品,用高效液相色谱精确分析各样品中的亮氨酸实际浓度,再利用近红外分析仪和相关软件,对各样品进行近红外光谱扫描分析,并通过近红外光谱分析软件进行数据处理,建立谷氨酸棒杆菌发酵过程中亮氨酸浓度的近红外预测模型,最后通过外部检验方法检验模型的准确性。结果:结合偏最小二乘法,在波长为9043.3~7489.1 cm-1、减去一条直线作为光谱预处理的条件下,获得谷氨酸棒杆菌发酵过程中亮氨酸浓度最优近红外预测模型。该模型交叉验证误差均方根(RMSECV)、决定系数(R2)以及剩余预测偏差(RPD)分别为1.29 g/L、0.977和4.55。结论:经过验证,该模型的准确性和可靠性较强,实际值与预测值之间的误差较小,能够较好地检测发酵过程中的亮氨酸浓度。