色素生物合成相关PigE基因的缺失对紫色红曲霉Mp-21黄色素种类和产量的影响

红曲色素（MPs）是红曲霉次生代谢过程中产生的具有多种生物活性的天然色素,广泛应用于食品、化妆品和保健品行业。[目的]本研究从紫色红曲霉Mp-21中克隆了一个红曲色素产生相关PigE基因,并对其功能进行了鉴定。[方法]利用同源重组原理对PigE基因进行敲除,从表型、显微结构、生长速率、红曲色素、桔霉素等方面分析基因缺失前后的生物学特征变化。[结果]PigE基因的缺失主要导致黄色素产量的提高和种类的增多。与野生型Mp-21菌株以产生红色素为主的色素混合物相比,△PigE丧失了产生红色素的能力,并且新产生了至少5种新的黄色素。△PigE液体发酵13 d后,红曲色素的总色价达到了3548.2 U/g,约为野生型Mp-21菌株的4.82倍;而△PigE桔霉素的产量没有显著变化,但产生的时间延迟。[结论]PigE基因的缺失可能阻断了黄色素向橙色素的转化途径,使△PigE更趋向于黄色素的形成。由于红色素的形成需要较复杂的条件,如培养基中的氨基酸和适宜的pH值等,△PigE更倾向于先合成黄色素,丧失了产生红色素的能力。本研究为高产黄色素基因工程红曲霉菌株的构建提供了一种可能的途径。     

基于RNA-Seq分析MpigE在红曲霉色素生物合成中的转录调控

[目的]分析MpigE的缺失在转录水平对红曲色素产生的影响.[方法]对实验室保存的野生型紫色红曲霉(Monascus purpureus) Mp-21和△MpigE菌株进行高通量转录组测序、注释、表达差异基因功能富集分析和基因通路富集分析,在转录水平揭示MpigE缺失后红曲霉色素产量变化的原因.[结果]通过RNA-Se...     

红曲霉繁殖相关brlM基因鉴定及功能分析

brlA作为曲霉分生孢子形成的中心调控路径中最上游的转录因子,能够诱导下游特异基因的表达调控分生孢子的产生,brlA缺失将导致曲霉无法产生分生孢子,同时生长代谢发生改变,但对不同菌种的影响有显著差异。【目的】探究brlA同源基因brlM在红曲霉中的基因功能,探索红曲霉繁殖调控机制。【方法】从紫色红曲霉Mp-21菌株中克隆了brlA同源基因brlM。利用同源重组原理,用农杆菌介导转化法构建了brlM基因缺失突变株(△brlM),分析△brlM和野生菌株Mp-21在菌落表型、显微结构、生长速率和次生代谢产物等方面的差异,明确brlM基因在红曲霉中的主要功能。【结果】在形态水平上,brlM基因缺失菌株导致菌丝生长更加旺盛,赋予菌落更加蓬松的表型;显微观察发现△brlM失去了有性繁殖产生闭囊壳的能力,但却提升了无性繁殖产生分生孢子的能力;同时代谢产物红曲色素、莫纳可林K和桔霉素产量显著下降。【结论】红曲霉brlM基因的功能与曲霉属中的brlA并不相同,brlM基因在红曲霉有性繁殖中的作用不可替代。本研究的结果对进一步探索丝状真菌繁殖调控机制提供了新的思路。     

橙色红曲菌As3.4384 orf7基因缺失株的构建及其功能分析

红曲菌能产生多种有益的次级代谢产物,但红曲菌也产生一种对人和哺乳动物肝和肾有毒害的毒素,即桔霉素。因此控制毒素的产生是保障红曲产品安全性所必须的。故对桔霉素的合成途径及相关的基因做深入了解。6个桔霉素合成相关的基因成簇位于21 kb的DNA片段上。克隆了一个新基因(orf7基因),其位于该基因簇的外侧。采用基因敲除技术,构建红曲菌orf7基因缺失菌株。并采用紫外分光光度法检测orf7基因缺失菌株的红曲色素产量,HPLC法检测其桔霉素产量。orf7缺失菌株产红曲色素能力与出发菌株As3.4384相比没有变化;产桔霉素培养13~19 d,桔霉素的产量与出发菌株As3.4384相比增加了 142.4%。从而证实orf7基因与桔霉素代谢相关。     

红色红曲菌M7中色素聚酮合酶基因敲除突变体的鉴定

摘要:【目的】研究红色红曲菌(Monascus ruber) M7中控制红曲色素合成的聚酮合酶基因(pksPT)的功能。【方法】对M7 中pksPT进行了生物信息学分析;借助农杆菌介导的红曲菌转化技术敲除M7中pksPT,获得pksPT缺失突变体(ΔpksPT),比较M7和ΔpksPT菌落形态、产孢能力、生长速度、色素和桔霉素产量的差异。【结果】pksPT全长8687 bp,编码蛋白含有2690个氨基酸,属于非还原Ⅲ型聚酮合酶,包括β-酮酯酰基合成酶(KS)、酰基载体蛋白(ACP)、酰基转移酶(AT)和甲基转移酶(ME)四种结构域,组合形式为KS-AT-ACPACP-ME。ΔpksPT的分析结果显示,pksPT的敲除不影响其产分生孢子和闭囊壳的能力;ΔpksPT不能产生任何一种红曲色素;其生长速度明显快于野生菌株M7;桔霉素产量较M7 提高了2.8倍。【结论】pksPT是M7中控制红曲色素合成的关键基因,红曲色素的合成显著影响红曲菌产桔霉素能力和生长速度。     

红曲霉菌液相培养高产色素低产桔霉素的代谢调控研究

从8株固态发酵高产红曲色素菌株中筛选出一株适合于液相培养工艺的高产红曲色素菌株FL1,并对其液相培养过程特性及高产色素低产桔霉素的代谢调控策略进行了研究.发酵过程动力学研究结果表明,红曲色素与桔霉素作为次级代谢产物,其合成与红曲霉菌生长的关系属于非生长偶联型.本文首次采用连续补料的Fed-Batch培养技术,用于红曲霉...     

红曲霉T-DNA插入转化库中桔霉素突变子的筛选

以农杆菌介导法建立的红曲霉T—DNA转化库为实验材料,采用抑菌圈法从5,000多个转化子中筛选出200株桔霉素突变子的候选菌株,用高效液相色谱法进一步筛选得到53株与出发菌株相比产桔霉素能力发生显著变化的突变子,其红曲中桔霉素含量介于0．04～154．57μg／g之间。进一步分析了突变子的红曲色价,发现突变子产桔霉素能力与产色素能力之间有一定的相关性。这些研究结果为进一步从分子水平上探讨红曲霉产桔霉素和色素等次生代谢产物之间的关系提供了材料和基础。     

红曲霉T-DNA插入转化库中桔霉素突变子的筛选*

以农杆菌介导法建立的红曲霉T-DNA转化库为实验材料,采用抑菌圈法从5,000多个转化子中筛选出200株桔霉素突变子的候选菌株,用高效液相色谱法进一步筛选得到53株与出发菌株相比产桔霉素能力发生显著变化的突变子,其红曲中桔霉素含量介于0·04~154·57μg/g之间。进一步分析了突变子的红曲色价,发现突变子产桔霉素能力与产色素能力之间有一定的相关性。这些研究结果为进一步从分子水平上探讨红曲霉产桔霉素和色素等次生代谢产物之间的关系提供了材料和基础。     

高产莫纳可林K低产桔霉素红曲霉菌株的筛选和发酵条件初步优化

采集全国各地红曲霉制品中的红曲霉资源,经分离获278株红曲霉菌株。高效液相色谱(HPLC)法测定各菌株发酵液中莫纳可林K(Monacolin K)和桔霉素含量,筛选获1株Monacolin K产量较高、桔霉素含量较低的红曲霉菌株编号为M-22。依据形态特征和ITS基因序列,参照红曲霉属分类检索表,鉴定M-22菌株为紫色红曲霉(Monascus purpureus)。通过摇瓶发酵对温度、初始pH、碳源、氮源、碳氮比(C/N)等因素进行优化,确定M-22菌株摇瓶发酵产Monacolin K适宜条件为发酵温度26℃、初始pH 5.0、转速160 r/min,甘油为碳源、蛋白胨为氮源、碳氮比(C/N)为5:1,Monacolin K产量显著提高,最高为107.16 mg/L。以优化的发酵条件对M-22菌株进行5 L发酵罐发酵,发酵液中Monacolin K产量最高为189.83 mg/L,桔霉素含量32.53μg/L,红曲色素色价为16.38 U/m L。     

红曲霉桔霉素的检测方法及红曲霉产桔霉素的判别方法*

建立了红曲霉真菌毒素桔霉素的HPLC检测方法。用谷氨酸和葡萄糖为唯一氮、碳源的培养基(MSG)液态摇瓶培养及红曲米固态培养,对30多株红曲霉产桔霉素的情况进行了普查,发现大多数红曲霉菌种可产生桔霉素。红曲霉的培养状态及条件对桔霉素的产生有重大影响。红曲霉菌种是否产桔霉素,可根据MSG培养基摇瓶发酵液中是否含有桔霉素来初步定性判断,为准确判断红曲霉菌是否产桔霉素,可采用多种培养法综合判断。     

高产γ-氨基丁酸低产桔霉素红曲霉(Monascus ruber)突变子1047筛选与发酵特性研究

以红曲米中筛选到的红色红曲霉菌株G为原始菌株,通过农杆菌介导T-DNA插入突变技术,成功构建了含有1 483株红曲霉突变子的T-DNA插入突变库。用HPLC等方法从突变库中筛选出10株γ-氨基丁酸(GABA)产量稳定高于原始菌株G的突变子,薄层层析结合HPLC技术分析了10株突变子发酵液中桔霉素的含量;其中突变子1047的GABA产量较高,为1.169g/L,是原始菌株G(GABA产量0.472g/L)的247.67%,桔霉素含量稳定低于原始菌株G。以红曲霉菌株G和突变子1047为实验材料,通过5 L发酵罐发酵并定时取样,HPLC等方法精确分析发酵液各种活性物质的含量;结果显示,突变子1047生长速度稍快于原始菌株G;GABA、莫纳可林K(Monacolin K)、红曲色素色价分别为2.201 g/L、83.892 mg/L、21.984 U/mL,是原始菌株G的279.67%、108.01%和182.35%;而桔霉素产量为1.976 mg/L,是原始菌株G的41.71%。因此,利用TDNA插入的方法对红曲霉进行育种,能产生稳定的遗传变化,在红曲霉资源的保护和利用上有一定潜力。     

红曲中桔霉素的检测及控制

红曲是指以大米为原料,用红曲菌属（Monascusspp．）红曲霉发酵培养制得,具有红色的颗粒或用其制成的粉末。目前红曲可分为色曲、酒曲和功能性红曲。在红曲霉的发酵过程中,同时与红曲色素相伴产生一种有害的次级代谢产物一桔霉素。研究表明桔霉素具有肾毒性,可致畸、致癌和诱发基因突变。桔霉素的存在,制约了红曲在食品及药品方面的广泛应用,在一定程度上阻碍了红曲产业的发展。为此,在红曲生产中如何快速准确检测桔霉素以及有效地防控桔霉素,是我们当前迫切需要解决的问题。本文对近年来国内外红曲中桔霉素的检测方法及控制策略进展进行了综述。目前,桔霉素的检测方法主要有抑菌圈法、TLC法、酶联免疫法和HPLC法等,其中HPLC法是检测红曲中桔霉素高效且应用最广泛的方法。桔霉素的控制主要从菌种选育,发酵工艺及产品后续处理等方面进行调控。目前尚没有成熟的控制策略全部去除桔霉素,只有采用低产桔霉素的菌种,适合的生产工艺及结合后续的物理或化学处理等综合措施,生产出符合桔霉素控制标准的高品质红曲产品。     

红曲菌次生代谢产物生物合成途径及相关基因的研究进展

红曲菌(Monascus spp.)是我国重要的药食两用微生物资源之一,能够产生天然食品添加剂红曲色素、降血酯活性物质Monacolin K等有益次生代谢产物,但也能分泌真菌毒素桔霉素(Citrinin),红曲菌及其相关产品的安全性由此受到质疑.因此,如何促进红曲菌有益代谢产物的产生,减少或抑制桔霉素的产生成为广大科研工作者研究的重点方向.近年来,红曲菌的分子生物学研究有了较快的发展,红曲菌次生代谢产物生物合成及其调控的研究是热点.本文重点介绍红曲色素、Monacolin K和桔霉素生物合成途径及相关基因的研究进展,以期为有效调控红曲菌次生代谢产物的产生、提高红曲产品的安全性提供参考和借鉴.     

吸水链霉菌井冈变种的色素合成基因缺失对井冈霉素产量的影响北大核心CSCD

【目的】通过缺失井冈霉素高产菌株TL01中4个典型的色素合成基因簇来考察其对井冈霉素产量、菌体生长和发酵液颜色的影响。【方法】通过同源重组双交换对4个色素合成基因簇进行逐个同框缺失,HPLC检测突变株井冈霉素产量的变化,q RT-PCR检测突变株中井冈霉素合成基因转录变化,通过称量菌丝体干重来绘制其生长曲线。【结果】和出发菌株TL01相比,多巴类黑色素基因簇缺失株PY06中井冈霉素的发酵产量由原来的20.6 g/L上升至23.1 g/L,提高了12%;III型聚酮合酶编码的黑色素基因簇缺失株PY07产量无明显变化;II型聚酮合酶编码的孢子色素基因簇缺失和褐黄素基因簇缺失分别导致井冈霉素产量下降11.7%和17.2%。所有缺失突变株中井冈霉素基因簇转录水平和发酵液颜色均没有明显变化。【结论】不同色素基因的缺失对井冈霉素产量和菌株生物量积累具有不同的影响。多巴类黑色素与井冈霉素的生物合成过程竞争共同前体,将其中断后使前体流向井冈霉素生物合成,达到了进一步提高产量的目的。     

红曲霉T-DNA插入突变库中色素突变子的筛选

红曲霉（Monascus purpureus）是我国重要的传统食用和药用微生物,能分泌红曲色素、莫纳卡琳（Mo-nacolin K）、γ-氨基丁酸、麦角固醇等物质,被广泛用于生产食品发酵剂、食品着色剂、保健食品和药品等,在我国有上千年的应用历史。本实验以根癌农杆菌（Agrobacterriumtum efaciens）介导的红曲霉突变体库中754株突变子菌株为材料,通过乙醇提取法筛选出了9株产红曲色素发生显著变化的色素突变子,其中S50在505 nm波长处的色价降为原始菌株S的0.12倍,几乎变为白化株。300~600 nm波长下UV-VIS扫描图谱特征显示,色素突变子不仅色价发生了变化,而且吸收波长、吸收峰值也发生了不同程度的变化。最后,对色素突变子菌落形态、显微结构、潮霉素抗性、遗传稳定性以及产桔霉素能力等进行分析,为研究红曲霉产色素相关基因奠定了基础。     

高产Monacolin K纯种红曲培养条件的研究

本实验对已有的十株红曲霉菌株进行纯种制曲,筛选出一株生长良好、Monacolin K含量高、不产桔霉素、产色素能力强及糖化酶活力相对较高的红曲霉菌株.以大米为原材料,采用液固联合制曲法,通过单因素实验对纯种红曲的培养条件进行优化.结果表明,固体培养基初始含水量为45％,接种量为8％,变温培养红曲时,红曲霉M-7所得纯种红曲最佳,其Monacolin K含量高达243 μg/g,色价450 U/g,糖化酶活力4 289 U/g.与优化之前比较,Monacolin K含量提高了37.2％.     

黄曲霉分生孢子色素合成基因pks1的鉴定及其对生长发育和侵染性的影响

【目的】分生孢子色素是真菌细胞壁的重要成分,对真菌的生长发育极为重要,并有助于真菌抵御各种环境胁迫。本研究鉴定了黄曲霉分生孢子色素合成基因,并研究了分生孢子色素对黄曲霉生长发育及其对抗紫外照射和侵染能力的影响。【方法】通过已知真菌孢子色素合成基因蛋白序列同源比对确定了黄曲霉分生孢子色素合成基因及其所在的基因簇,利用同源重组策略对目标基因进行敲除,获得了该色素合成基因缺失的突变菌株,并研究该基因敲除后对表型、产孢、菌核形成、黄曲霉毒素产生、抗紫外照射和侵染性等影响。【结果】与野生型菌株相比,黄曲霉pks1基因缺失菌株的分生孢子颜色变为白色,生长速度、孢子产量、菌核形成和黄曲霉毒素B_1的产生均没有显著性变化,但该基因的缺失导致孢子对紫外线照射的抵御能力明显减弱,降低了黄曲霉对玉米和花生种子的侵染能力。【结论】pks1(AFLA_006170)基因是黄曲霉分生孢子色素合成的关键基因,影响黄曲霉分生孢子对紫外线照射等不利环境因子的抵抗能力和对粮食种子的侵染能力。     

红曲桔霉素的控制对策

红曲的药用价值和保健功能日益引人关注,然而红曲中桔霉素的存在严重制约着红曲产品的开发,如何降低红曲桔霉素的含量是一个迫切需要解决的问题。本文概述了红曲桔霉素的毒性、生物合成途径及相关标准。并结合国内外研究进展,从发酵工艺,诱变育种,基因工程三个层面阐述了控制红曲桔霉素产生的对策,并对桔霉素今后的研究方向进行了展望。     

无桔霉素红曲色素突变株FM5183对单谷氨酸钠(MSG)、组氨酸的代谢特性

经过复合诱变处理得到的产无桔霉素的红曲色素变异株,编号为FM5183,在摇瓶条件下分批深层培养,研究了菌株在碳源为葡萄糖条件下对单谷氨酸钠（MSG）,组氨酸的代谢特性,该菌株分别在含MSG和组氨酸情况下,对产生的中间产物苹果酸和乙醇的代谢特性进行了比较。结果表明：突变菌株FM5183产生的酒精量为2.5-2.7g/L,苹果酸浓度最大值为5.8g/L;另外,在含MSG和组氨酸的培养基上对产生的色素量进行测定,其色价分别为25.5和11.8,对试验所用的氮源等条件下,整个发酵过程未有桔霉素检出,突变菌株FM5183是一株较理想的无桔霉素红曲色素工业化生产菌株。     

应用基因敲除快速构建大肠杆菌突变体改造脂肪酸代谢途径

【目的】基因敲除技术是研究基因功能的重要手段。我们试图建立一种快速、高效的大肠杆菌基因敲除方法。【方法】利用大肠杆菌(Escherichia coli)BW25113单基因缺失体Keio文库,将经典的Red同源重组技术与P1噬菌体转导技术相结合,对E.coli MG1655脂肪酸代谢基因进行快速敲除。【结果】获得了大肠杆菌β-氧化途径的缺失菌株△fadD、△fadE和△fadD-△fadE;脂肪酸合成途径缺失菌株△fabH、△fabF和△fabH-△fabF。敲除fadD和fadE对生长情况没有影响;敲除fabH后,生长速度明显减慢;敲除fabF对生长几乎没有影响。FadD、FadE及双敲缺失体的脂肪酸含量18.2 mg/L、20.0mg/L和19.2 mg/L,略高于野生型17.5 mg/L;FabH、FabF及双敲缺失体的含量分别为12.6 mg/L、15.2 mg/L和11.2 mg/L,明显低于野生型。【结论】在单基因突变体文库基础上,利用P1噬菌体转导、Red同源重组和抗性基因消除进行基因敲除,简化了构建大肠杆菌单基因和多重突变体的方法。