微生物原生质体融合育种技术及其应用

工业微生物菌种选育在发酵工业中占有重要地位。微生物原生质体融合(microbial protoplast fusion)技术具有重组频率高、受结合型或致育型限制小以及遗传物质传递完整等优点,是微生物育种最常用的方法之一。结合相关研究进展,分析了原生质体融合技术的组成,包括制备、再生、融合的影响因素以及融合子的筛选方法,重点评述了原生质体融合技术应用在微生物育种中的最新进展,以及微生物原生质体融合技术的发展前景。     

现代工业微生物育种技术研究进展

工业微生物学作为应用微生物学的一部分,具有很强的应用性。当代生物技术特别是发酵工程技术的最终产品一般都是经过工业微生物这一“工厂”生产得到的,已取得了举世瞩目的经济效益和社会效益。以微生物发酵为基础的酶制剂工业为例,这是第二次世界大战以后迅速发展起来的一门新兴工业。据统计,1979年世界工业酶产量为53000t,1985年酶制剂的总产量为10万t,作为商品出售的酶制剂有200余种,到1990年总产值约为10亿美元。就生物技术而言,1991年美国、德国、法国和英国的总销售额依次为40．020．0,15．0,6．4亿美元[1]。对工业微生物菌…     

工业微生物代谢途径调控的基因敲除策略

基因敲除技术是一项重要的分子生物学技术,在工业微生物代谢工程中具有广泛应用。以下从基因敲除技术的遗传重组原理出发,总结了基因敲除策略的类型、特征和应用,重点介绍了采用线性双链DNA的λRed同源重组系统、使用环状质粒载体介导的单交换或双交换同源重组策略以及采用转座酶介导的转座重组等几种主要的基因敲除方法,进一步展望了基因敲除技术的发展前沿和应用前景。     

基因敲除技术及其在微生物代谢工程方面的应用

应用基因工程技术对微生物细胞内的代谢通量进行重新设计,是获得高产高效的工业菌株的重要手段之一。基因敲除是20世纪80年代发展起来的一项重要的分子生物学技术,利用基因敲除技术可阻断细胞的代谢旁路。或通过引入突变位点改变目的产物的产量或质量而达到调节代谢流,优化代谢途径的目的。简单介绍了基因敲除技术的操作过程,重点讨论基因敲除技术的敲除策略及在微生物代谢工程方面的应用,并展望了相关技术在诸多领域的发展趋势。     

遗传饰变的微生物及其制备和使用方法

本文涉及研制具有特殊性状的微生物,特别是从遗传上改变微生物(如大肠杆菌),以赋予它特殊的遗传性。大家都知道,通过照射(如紫外线和X射线)或用化学诱变剂处理,可使微生物发生变异。用这些技术所产生的许多遗传饰变的微生物,不仅在工业上和医学上,而且在研究上都具有很大价值和用途。     

乳酸菌基因组编辑技术研究进展

乳酸菌是一类重要的工业微生物,具有多种益生功能。目前关于其代谢功能改造、蛋白功能鉴定和挖掘优良功能基因等的研究主要依赖于传统的同源重组技术,但该技术效率低下,耗时且操作繁琐,严重制约了乳酸菌在基因水平的改造。因此建立稳定、高效的乳酸菌基因编辑方法,借助基因编辑技术挖掘功能基因、解析代谢途径、改良工业菌株等是十分有必要的。文章综述了乳酸菌基因编辑技术及其原理,并对这些技术在乳酸菌基因组上的应用现状和亟待解决的问题进行了分析总结,展望了乳酸菌基因组编辑技术的未来发展趋势,以期为乳酸菌功能基因鉴定及遗传改良提供参考。     

工业微生物基因组编辑技术的研究进展

近年来,基因组范围的高效编辑技术发展迅速,对工业微生物基因组的改造效率不断提升,彻底改变了以"一次操作、一个抗性基因、一个修饰位点"为特征的传统遗传操作模式,实现了基因组上多重位点的同步编辑,精确高效且无需抗生素辅助的插入替换或删除,以及大片段基因组DNA的剪切-粘贴等。这些技术的应用,能够高效构建优良性能的生产菌株,必将推动传统发酵产业的革新,促进以新能源和新材料为基础的新型工业生物技术的发展。本文针对这些新技术的原理和特点,结合一些典型应用实例,进行分析和总结,希望能为工业微生物的改造与构建提供参考与借鉴。     

产朊假丝酵母(Candida utilis)基因工程研究进展

产朊假丝酵母是生物安全(Generally Recognized as Safe,GRAS)的微生物,也是一种重要的工业微生物。近20年来,随着分子生物学技术的发展,产朊假丝酵母的基因表达系统和基因工程研究及开发应用取得了显著的进展,使得利用该菌表达多种物质成为可能。本文概述了产朊假丝酵母的生物学特点、外源基因表达系统、基因敲除、遗传转化等方面的研究和应用进展。     

枯草芽孢杆菌无标记遗传操作技术研究进展

枯草芽孢杆菌是革兰氏阳性菌的模式生物,长期以来在代谢工程和工业微生物领域扮演重要角色。枯草芽孢杆菌无标记遗传操作技术对后基因组时代的基因功能研究和菌株生理特性的改造起着关键作用。综述枯草芽孢杆菌无标记遗传操作所使用的负筛选标记基因,总结目前主流的无标记遗传操作的策略,并提出枯草芽孢杆菌无标记遗传操作技术面临的主要问题和发展方向。     

最新专利文摘

酵母菌混合发酵乳清生产燃料乙醇的方法;微生物处理工业废弃物的方法和发酵生产微生物油脂的方法及其专用菌株;重组表达载体和用其转化的宿主细胞发酵甘油高产1,3-丙二醇的方法;用基因工程菌发酵生产腺苷蛋氨酸的方法     

微生物基因打靶系统的研究进展

基因打靶技术是微生物功能基因组学研究的有力工具之一,通过定向改变微生物的遗传信息可以对目的基因进行有效的功能分析。在大肠杆菌中研究较多的是转座子突变系统、RecBCD^-sbcB重组系统、RecA依赖的重组打靶系统、Chi位点刺激的重组、利用单链DNA进行的重组工程。在酵母中进行基因打靶的策略主要是转座子标记的突变、基于PCR方法的基因删除和转化相关重组。在其他微生物中主要应用转座子突变和自杀载体进行基因打靶。近年来,噬菌体重组系统的发展更使对微生物基因打靶系统的研究进入了新的阶段,主要包括Rac编码的RecET系统、Red重组系统和噬菌体退火蛋白介导的单链寡核苷酸重组系统。     

基于基因组DNA诱变的遗传重组改造乙醇工业酵母的耐热性及发酵性能

酵母菌是乙醇发酵工业中非常重要的微生物细胞工厂,发酵过程中温度变化胁迫一直是影响生产效率的重要瓶颈之一,选育具有广泛温度适应性的酵母菌株对提高发酵性能和降低生产成本具有重要意义。通过化学诱变和基于基因组DNA诱变的遗传重组技术对乙醇工业酵母菌的温度适应性进行改造,获得耐热性能和发酵性能得到提高的重组酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae T44-2。重组菌株T44-2的最高生长温度比原始菌株CE6提高了3 ℃,48 ℃和52 ℃热激处理1 h,重组菌株的细胞存活率分别是原始菌株的1.84     

微生物方法生产麻黄碱和伪麻黄碱的研究

麻黄碱和伪麻黄碱是药用植物麻黄的主要生物碱类次生代谢产物,具有重要的药用价值.中国是世界上惟一通过天然植物提取麻黄碱的国家,该文简述了近年来利用微生物半转化、微生物直接转化和重组微生物制备麻黄碱的研究进展,对各自存在的问题进行了讨论,展望了微生物在麻黄碱和伪麻黄碱生物合成中的应用前景.     

基因组规模代谢网络模型的约束算法及其应用

工业微生物是微生物制造的核心,而微生物制造过程中微生物的生产性能是提高微生物制造过程效率的关键。结合基于约束条件的优化算法的基因组规模代谢网络模型是全局规模上认识、调控和优化工业微生物生理功能的重要平台。本文在简述基因组规模代谢网络模型构建的基础上,详细介绍了基于约束条件的优化算法的原理、分类和应用实例,为提高微生物制造过程效率奠定了坚实的基础。     

利用代谢工程技术提高工业微生物对胁迫的抗性

代谢工程是工业微生物菌种改造的平台技术,不仅可用于改变微生物细胞内的代谢流向,也可以用于改善工业微生物的生理功能。在工业生产过程中,微生物细胞会面临多种胁迫作用,这些胁迫诱导的基因调节作用,都有可能影响细胞的许多重要生理功能,从而影响生物转化过程的效率。从工业应用的观点出发,选择生产性能良好、对发酵过程中的主要胁迫因素有较强耐受性的菌株至关重要。以下评述了借鉴传统代谢工程技术和反向代谢工程技术来提高工业微生物对胁迫抗性的若干研究策略,提出了该领域目前存在的问题,以及利用代谢工程技术改善微生物胁迫抗性——即微生物生理功能工程的发展方向。     

利用黑曲霉高效表达外源蛋白策略

黑曲霉Aspergillus niger作为一种广泛存在于自然界的丝状真菌,是极为重要的工业微生物,不仅是重要的柠檬酸生产菌,同时还在表达多种蛋白和生产次级代谢产物等方面应用广泛。虽然黑曲霉用于商业化生产外源蛋白已经有很长的历史,但大多数外源蛋白的表达水平不高,亟需研究高效表达外源蛋白的策略。文中概述了通过选用强启动子、增加基因拷贝数、使用蛋白酶缺陷菌株、采用基因融合表达、增加糖基化修饰等策略来增强黑曲霉表达外源蛋白的进展,旨在为深入开展该领域的研究工作提供参考。     

乳酸菌的基因组编辑技术研究进展

乳球菌(Lactococcussp.)和乳杆菌(Lactobacillussp.)是工业上常用的乳酸菌(lacticacid bacteria,LAB),长期应用于食品和饮料的发酵。近年来,随着分子操作及遗传改造技术的不断完善,推动了乳球菌和乳杆菌的基础和应用研究,其作为功能菌株和工业微生物细胞工厂的重要潜能也不断突显出来。本文综述了工业常用乳酸菌的基因组编辑技术研究进展,着重介绍了基于整合质粒的敲除、敲入,基于基因组重组工程的精细修饰和敲除、敲入,以及基于成簇的规律性间隔的短回文重复序列及其相关蛋白9[(clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats(CRISPR)/CRISPR-associated nuclease9 (Cas9), CRISPR/Cas9]系统的基因组编辑技术。     

工业微生物：创新与突破专刊序言(2021)

工业微生物及其产品广泛用于工业、农业、医药等诸多领域,相关产业在国民经济中具有举足轻重的地位。高效的菌株是提高生产效率的核心,而先进发酵技术和仪器平台对充分开发菌株代谢潜能也很重要。近年来,工业微生物领域的研究取得了快速进展,人工智能、高效基因组编辑技术和合成生物学技术逐渐广泛使用,相关产业应用也在不断扩展。为进一步促进工业微生物在生物制造等领域的应用,《生物工程学报》特组织出版专刊,从微生物菌株的多样性和生理代谢、菌株改造技术、发酵过程优化和放大,高通量微液滴培养装备开发以及工业微生物应用等方面,分别阐述目前的研究进展,并展望未来的发展趋势,为促进工业微生物及生物制造等产业的发展奠定基础。     

工业材料与制品的防霉

工业材料与制品的毒腐是由微生物引起的,引起工业材料霉变的霉菌种类很多,据统计,单是与各种工业材料和制品劣化有关的霉菌就有110多个属,230多个种,其中主要是曲霉、青霉、毛壳霉、木霉等。微生物生长与繁殖的最基本的几个条件是营养、温度、空气相对湿度及基质本身的水份。此外,pH值、一些金属离子对微生物的生长也有着重要影响。在各种工业材料与制品中一般都含有某些微生物     

工业微生物代谢网络模型的研究进展及应用

基因组规模代谢网络(Genome-scale metabolic network model,GSMM)是工业微生物菌株定向改造过程中一种极为重要的指导性工具,有助于研究者快速获取特定性状的工业微生物,因此越来越受到人们的关注。文中回顾了GSMM的发展历程,总结并评述了GSMM的构建方法,以4种重要工业微生物(枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis、大肠杆菌Escherichia coli、谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum和酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae)为例,阐述了GSMM在工业微生物中的发展与应用。此外,还对GSMM未来的发展趋势进行了展望。