天冬氨酸家族主要氨基酸高产菌株的选育策略

L-苏氨酸与L-赖氨酸是L-天冬氨酸家族氨基酸(AFAAs)中的重要成员,近年来由于其在食品、化妆品、动物饲料添加剂等方面的广泛应用而备受关注,市场需求逐年上升。运用代谢工程手段构建高产菌,可有效地提高L-苏氨酸和L-赖氨酸的生产水平。本文详述了L-苏氨酸与L-赖氨酸的合成途径、调控机制以及两种氨基酸高产菌株的构建策略。     

基于转录和翻译调控的氨基酸高产菌株筛选及构建策略

氨基酸的工业化生产和应用有近50年的历史。除了调味料和其他食品用途外,氨基酸还被用于动物饲料、药物和化妆品等许多领域。如今大多数氨基酸通过微生物发酵生产,极低的价格对它们在工业中的应用至关重要。通常采用挑选营养缺陷型或具有类似物抗性的菌株来筛选氨基酸生产菌。然而,因部分氨基酸生产菌的生产效率低下,限制了其工业化发展。主要梳理了营养缺陷型、氨基酸类似物和富含稀有密码子标记基因3种不同筛选方法及其实际应用,旨为高产菌株的筛选与构建提供候选方案。     

果胶酶高产菌株选育

从土壤中分离筛选到一株具有较强果胶分解能力的野生菌株Ｎ３２８,经初步鉴定为米曲霉（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｏｒｙｚａｅ）。此菌株经紫外线、ＣＯ６０－γ射线、硫酸二乙酯连续诱变得到突变株ＺＩ－４７,该突变株的发酵滤液,当以果胶为底物时,酶活力达３８８７ｕ／ｍｌ（ｕ：ｍｇ还原糖／ｍｌ·ｈ）,为出发菌株的１０倍。且其遗传性能稳定,连续传代１２代,４℃冰箱保存１年,酶活基本无降低。其果胶酶活力超过国内已报道的所有菌株。     

木聚糖酶高产菌株选育

以黑曲霉为出发菌,经紫外线和亚硝基胍（NTG）交替诱变处理,获得一株木聚糖酶高产菌,并初步研究了其固体发酵条件,在该条件下最高酶活力可达3181IU／min.gdw。     

谷胱甘肽高产菌株的选育

以编号为 346的酿酒酵母为出发菌株 ,通过紫外线和_{60Coγ射线诱变处理 ,运用推理育种技术 ,选育到一株抗氯化锌和乙硫氨酸的突变株 0 5Eth40 0 5。该菌株经摇瓶发酵谷胱甘肽产量为 1 65 96mg L ,较出发株提高 350 % ,每克干细胞含谷胱甘肽 1 9 76mg ,较出发株提高 31 8 6 %。菌株经 1 0次传代培养 ,谷胱甘肽产量下降 1 0 7% ,是一株性状较稳定可深入开发研究的优良菌株。}     

黄霉素高产菌株的选育

目的:为了获得黄霉素高产菌株。方法:进行了一系列的诱变筛选。以加纳链霉菌(Streptomyces ghanaesis)SgWE-11为出发菌株,采用紫外线诱变,以其自身代谢物黄霉素作为筛选因子。结果:获得一株遗传稳定且黄霉素发酵效价比出发菌株高出170.25%的菌株。对该菌株采用亚硝酸诱变,并以链霉素作为筛选因子时得到一株效价值为875u/mL的高产菌株SgWE-25,比出发菌株SgWE-11提高了4.4倍。传代结果表明,在传代的同时结合自然分离,可以保持稳定的产抗特性。     

赤霉酸高产菌株的选育

本试验评估了赤霉酸生产菌株“４３０３”的生产性能,并以此菌株为出发菌株,进行了紫外线诱变育种,选出了一株赤霉酸高产菌株ＵＦ４５６。通过试验发现“４３０３”平均产量为１０３６±１２９ｍｇ／Ｌ,变异系数为０．１２,紫外线诱变对菌株产赤霉酸分布呈均匀状态。将“４３０３”与ＵＦ４５６进行赤霉酸产势比较,结果表明：ＵＦ４５６菌株平均产量较“４３０３”高２８．８％,产势高２０％。     

采用转导和重组DNA技术构建粘质沙雷氏菌的氨基酸高产菌株

<正> 粘质沙雷氏菌是一种兼性厌氧革兰氏阴性杆状肠道细菌。该细菌产生一种红色色素灵菌红素,且在普通的天然环境中出现。自1960年起田边制药公司采用野生型菌株和突变株工业生产氨基酸。此微生物的优点是:1)糖同化活性高;2)在简易培养基上生长快,细胞产量高;3)用大肠杆菌获得的生化、生理和遗传发现适用于用粘质沙雷氏菌构建菌株,因为两者均属于肠杆菌科;     

09中国新药创制关键技术国际研讨会在京举行

2009年6月4日,由中国医药科技成果转化中心、中国医药产业技术联盟、《中国医药技术经济与管理》杂志主办,GE（中国）医疗集团协办并独家赞助的“2009中国新药创制关键技术国际研讨会”,在北京好苑建国酒店召开。     

基因工程创制油菜种子基生物燃油的关键技术

生物基燃料的开发研究对保证我国能源安全、改善生态环境都有重要意义。通过系统的基因工程改良创制“能源油菜”,作为生物柴油主要原料,是我国可再生能源战略推进的明智选择。分析了油菜作为生物柴油原料的优势及尚需解决的问题,根据相关领域研究趋势和我国现有基础,提出了油菜种子基生物能源发展的战略构想和重点研究方向:1.进一步提高产量、含油量以提高单位面积产油量。2.利用油菜种子作为口服疫苗等高值蛋白产物生物反应器,提高油菜种子蛋白质部分价值,降低综合生产成本。3.基因工程提高油菜抗逆性和生态适应性,利用海涂、荒坡等非农业用地,解决大规模发展油菜种子质基生物柴油原料种植所需土地问题。4.通过特种脂肪酸组分定向基因调控技术,培育高品位生物柴油专用油菜品种。     

台湾筛选异构酶高产菌株

台湾食品工业研究与开发所采用紫外线和NTG诱变相结合的方法获得了一株对抗生素有抗性的假单孢菌属变异株Pseudomonas amylodersmamo(?)aWN6410(ATCC21262)。经1×10~4μJ五次照射及     

高产脂肪酸菌株的诱变筛选

本文研究了无花果丝孢酵母（Ｔｒｉｃｈｏｓｐｆｉｇｕｅｒｉａｅ）Ｊ—０４等６株微生物的脂肪酸在细胞内、细胞外及细胞表面的分布。用紫外线和硫酸二酯对Ｊ－０４进行复合诱变。用制霉菌素和琥珀酸钠筛选具有高渗透性和抗阻遏的突变菌株。诱变筛选的ＪＵ－０９菌株,其胞外酶活性提高了７６％。     

琥珀酸发酵高产菌株的选育

以富马酸钠为唯一碳源的选择性平板,从牛的瘤胃中筛选出一株产琥珀酸的菌株Actinobacillus succinogenes CGMCC1593。以该菌株为出发菌株进行NTG诱变,挑选在含有50~100 mmol/L氟乙酸平板生长较快的菌落,经过初筛和复筛,发现SF-9菌株产琥珀酸能力强且积累的乙酸较少。以50 g/L的葡萄糖为碳源,在培养瓶厌氧发酵条件下其琥珀酸产量(35.09 g/L)比出发菌株(28.91 g/L)提高了21.4%,琥珀酸/乙酸比率(w/w)从3.3∶1提高到7.5∶1。用SF-9菌株在5 L发酵罐上进行分批发酵,发酵36 h时琥珀酸积累量达到40.51 g/L,对葡萄糖的转化率为0.81(w/w),琥珀酸/乙酸比率为9∶1,副产物乙酸量比出发菌株降低了约50%。     

高产红曲黄色素菌株的选育

利用紫外、硫酸二乙酯、氯化锂和亚硝基胍复合诱变的方法,选育到一株高产黄色素的红曲霉突变株MYM2.经过稳定性实验证明,诱变得到的菌株稳定性较好,液态发酵试验黄色素色价达到100U/mL以上,黄色素色调达到3.5左右.此黄色素在300nm～600nm波长之间只有一个在410 nm附近的最大吸收峰,在pH 3～8之间稳定性较好.当pH小于3时,红曲黄色素不稳定,黄色素溶液变混浊,放置后有沉淀产生.     

酱油酿造高产菌株的筛选

根据种曲克孢子数、成曲蛋白酶活力及发酵酱醅的氨基酸态氮含量3个指标,对生产中使用菌种米曲霉进行了筛选,得到高产菌株米曲霉3号,蛋白酶活力提高42.69%,发酵酱醅氨基酸态氮含量提高了20.3%。     

L-精氨酸高产菌株的选育

以谷氨酸高产菌种LH谷氨酸棒杆菌为出发菌株,用化学试剂亚硝基胍(NTG)诱变,经结构类似物磺胺胍和摇瓶产酸筛选,获得一株产L-精氨酸的菌株LH425,在摇瓶发酵中,培养96h,产酸率38g·L-1。     

花生四烯酸高产菌株的选育

本研究以一株能产生花生四烯酸的被孢霉菌为出发菌株,通过紫外线诱变筛选出一株高产花生四烯酸的突变株Ｍ１０,发酵试验结果表明：突变株Ｍ１０的每升培养液中干菌体得率为３１ｇ,油脂含量为８．３ｇ,而原菌株仅为２０．３ｇ和５．４ｇ,气相色谱分析结果Ｍ１０所产花生四烯酸的量占总脂的１０．０６％（０．８３ｇ／Ｌ培养液）。同时对Ｍ１０菌株的生长和发酵特性及发酵过程中菌丝体形态变化作了一定的探讨。     

Nisin高产菌株的高通量筛选

【目的】乳酸链球菌素(nisin)是一种天然生物活性抗菌肽,对包括食品腐败菌和致病菌在内的许多革兰氏阳性菌具有强烈的抑制作用,而用作食品的防腐剂。本研究通过建立高通量筛选方法,实现高效快速省力的高产菌株筛选,为工业上筛选高产菌株提供研究方案。【方法】通过对Lactococcus lactis ATCC11454菌株进行紫外诱变,获得2511株突变株。利用Biomek FXP自动工作站建立96微孔板的高通量筛选方法,突变株经高通量挑选、菌种培养及菌液稀释后,加入到生长至对数中期的藤黄微球菌中,采用改进后的比浊法快速检测nisin生物活性。用此方法对突变株进行初筛、复筛后可得到nisin高产菌株,并通过摇瓶发酵评估高通量筛选方法。【结果】确定比浊法检测的条件为:nisin活性稀释在10–25 IU/m L范围内,与藤黄微球菌反应2 h后检测藤黄微球菌的菌体量(OD600)。2511株突变株经过2轮高通量筛选,最终获得约50株产量提升的菌株,对其中8株进行摇瓶精确测量,显示产量均有提高,并且其中一株产量提升了30%,成功建立了高通量筛选nisin高产菌株的方法。【结论】利用比浊检测法,在其基础上成功建立高通量筛选高产nisin菌的方法,经过初筛复筛,整个周期由1人耗时5 d即可完成2511株突变株的筛选工作。相较于传统的选育方法,高通量筛选具有快速、稳定、高效的特点,提高了筛选效率,缩短了选育周期,是工业上筛选高产nisin菌的有效手段。     

植酸酶高产菌株的诱变选育

无花果曲霉是一种可以产植酸酶的菌株,其代谢产物植酸酶可以将有机植酸磷降解为无机磷。以此菌株为出发菌株,确定了它的最适pH值为1.3~1.4,最适温度为55~60℃。同时,为获得高酶活的突变株,进行亚硝基胍和紫外线处理,经初筛得到99株高效突变株,再经复筛和传代试验,得到1株植酸酶活性是出发菌株2.47倍的突变株NTG-23。