培养条件对里氏木霉306菌体形态和t-PA生物合成的影响

里氏木霉（Trichoderrna reesei）306是能够生物合成组织型纤溶酶原激活剂（t-PA）的基因工程菌株。在对其液态深层培养时,发现随培养夸件和培养时间的变化,其菌体能以松散和菌丝球的两种形态存在。菌体形态和t-PA的产生密切相关。培养基中无机盐和表面活性剂的种类和添加量以及接种量和pH等培养条件是影响里氏木霉306菌体形态和t-PA合成的主要因素。在液态深层培养过程中,菌体以松散的菌丝体形态生长,形成纸浆状发酵液,利于t-PA的合成。     

内切葡聚糖酶高产菌株的诱变选育

【目的】建立里氏木霉(Trichoderma reesei)高产突变菌株的快速筛选方法,选育出高产内切葡聚糖酶的突变株。【方法】对里氏木霉T306菌株的初筛培养基进行优化,建立快速筛选方法;通过紫外诱变手段选育内切葡聚糖酶高产突变菌株,并对突变菌株的产酶培养基进行优化。【结果】在初筛培养基中添加浓度为0.1%(W/V)的乳糖、蛋白胨及脱氧胆酸钠有利于菌株的筛选。诱变后筛选出菌落形态发生明显变化的内切葡聚糖酶高产突变株0516,其羧甲基纤维素酶活力(CMC酶)较出发菌株提高了38.9%。其产酶培养基经优化后,得到最适碳、氮源分别为:乳糖1.50%、硫酸铵0.14%、尿素0.05%、蛋白胨0.10%,优化后CMC酶活力达64.2 U/mL,较优化前提高了2.3倍。【结论】建立了里氏木霉高产突变菌株的快速筛选方法,通过紫外诱变育种获得了产内切葡聚糖酶能力高且遗传稳定的突变株0516。     

里氏木霉306产t-PA固态发酵条件的研究

对基因工程菌株里氏木霉(Trichodermareesei)306生物合成组织型纤溶酶原激活剂(t-PA)的固态发酵培养基成分和发酵条件进行了研究;分析了发酵过程中t-PA的生成、总糖的消耗和菌体生长的规律。在优化的固体发酵条件下,t-PA的最大酶活是924.63IU/g干重培养基,较初始条件下提高了5倍。通过浅盘进行了放大实验,最大酶活为983.64IU/g干重培养基,t-PA合成速率为:13.66IU/g干重培养基.h,较三角瓶固态发酵最高产酶提高了6.38%,产酶速率提高了24.07%。     

里氏木霉和鸡腿菇利用秸秆共发酵产木质降解酶

为了更好地利用农业废弃物,提高其综合利用率,减少传统化学方法及秸秆焚烧过程造成的环境污染,实验对鸡腿菇、黑曲霉和里氏木霉3株产木质纤维素降解酶系的菌株进行混合平板产酶筛选,结果显示鸡腿菇和里氏木霉平板培养相容性良好,且产酶量高。在相容性实验的基础上,对鸡腿菇和里氏木霉的最优产酶条件进行了研究。在最优条件下:鸡腿菇和里氏木霉接种比例按5:2,接种时间间隔为12h,26oC、150r/min下,发酵3d产漆酶活力达3267.2U/mL,比单独发酵提高106%。     

高效转化法定向进化里氏木霉的纤维素酶

优化了根癌农杆菌介导的里氏木霉的转化方法,得出转化的最适条件:共培养pH 5.3、共培养温度24℃、乙酰丁香酮浓度200μmol/L、根癌农杆菌OD660值0.8、里氏木霉孢子预萌发时间3 h。此时转化率为13 000个转化子(以107个里氏木霉孢子计),是未优化条件下的27倍以上。利用此高效转化法,结合强化纤维二糖水解酶基因II表达的操作,从324个转化子中筛选到了1株优良的里氏木霉转化子C10,发酵5 d后,纤维二糖水解酶活力达(122.44±5.91)U/m L,是初始菌株的5.4倍;滤纸酶活力达(28.92±2.45)IU/m L,是初始菌株的4.3倍。与初始菌株所产纤维素酶相比,转化子C10所产纤维素酶降解玉米秸秆和稻草的能力有明显的提高。本研究为里氏木霉的基因工程改造及其纤维素酶的定向进化提供了有价值的实验数据。     

沉默里氏木霉组蛋白赖氨酸甲基转移酶基因对纤维素酶表达的影响

【背景】里氏木霉(Trichoderma reesei)是一种比其他真菌小很多的多细胞真核微生物,在工业上受到广泛应用,而里氏木霉QM9414是目前研究最多基因产纤维素酶丰富的突变菌株。【目的】构建里氏木霉中组蛋白赖氨酸甲基化酶(Histone Lysine Methyltransferase)基因hkmt的siRNA沉默载体和过表达载体来降低或者增强hkmt在里氏木霉QM9414中的表达量,以分析其对里氏木霉纤维素代谢的调控作用。【方法】根据里氏木霉hkmt序列设计siRNA沉默片段并用反转录的方法获得过表达hkmt片段。将沉默片段和过表达片段克隆至里氏木霉组成型表达载体中,构建沉默hkmt的载体和过表达hkmt的载体,并将其转化里氏木霉QM9414。通过荧光显微镜观察重组菌的菌丝生长情况,此外对各重组菌进行纤维素酶的滤纸酶活性(Filter Paper Enzyme Activity,FPA)和羧甲基纤维素钠酶活性(Carboxymethyl Cellulose Enzyme Activity,CMCA)的测试;利用荧光定量PCR的方法检测hkmt、纤维素酶基因cbh1、egl1及木聚糖酶激活因子xyr1的表达量变化。【结果】通过使用荧光显微镜观察,发现沉默、过表达hkmt重组菌的菌丝形态均与出发菌株无明显差异。荧光定量PCR测定结果表明,沉默载体和过表达载体可以分别沉默和促进hkmt的表达。沉默hkmt重组菌株中FPA和CMC酶活力相比出发菌平均升高2.5倍。此外,纤维素酶相关基因和激活因子在沉默hkmt重组菌中的表达量均有所增加,但是在过表达hkmt重组菌株中以上相应指标均呈现相反的趋势。【结论】组蛋白赖氨酸甲基转移酶基因表达产物负调控里氏木霉产纤维素酶基因的表达,这为提高里氏木霉产纤维素酶水平提供了参考,并为里氏木霉产纤维素酶的表观遗传调控研究提供了新的证据。     

里氏木霉组成型表达siRNA干扰cre1基因对纤维素酶表达的调控作用

使用组成型siRNA干扰载体对里氏木霉碳阻遏抑制因子CRE1进行siRNA干扰以研究其对里氏木霉纤维素酶基因表达的调控作用。根据里氏木霉cre1基因序列设计siRNA干扰片段。利用里氏木霉组成型表达载体将干扰片段分别构建至里氏木霉cre1干扰载体并将其转化里氏木霉QM9414。分别在48和144 h对各转化子进行纤维素酶酶活力测试(CMC酶活力测试和滤纸酶活力测试)及利用qPCR检测相关基因的表达。在诱导144 h时转化子的两种酶活力平均约比出发菌株高出1倍。qPCR检测cre1基因的表达结果表明,转化子的cre1表达量比出发菌株平均降低约50%,而ace1基因表达量变化不大。其他纤维素酶相关基因的表达水平也均高于出发菌株。通过组成型表达siRNA干扰里氏木霉cre1基因可以明显调控纤维素酶基因的表达,为研究纤维素酶的基因表达与调控提供参考。     

瑞氏木霉外源基因表达系统中受体菌株的改造

将解除了葡萄糖阻遏的纤维素酶高产菌株瑞氏木霉TrichodermareeseiRutC30经EMS诱变后,在酪蛋白平板上筛选出部分蛋白酶缺陷突变菌株T.reeseiRutC30M3。RutC30M3的胞外蛋白酶活力比亲本株降低约74%,但生长特性、产纤维素酶活力等性状与亲本株相同。用携带潮霉素磷酸转移酶基因(hph)的表达质粒pAN7-1分别转化瑞氏木霉RutC30和RutC30M3原生质体,转化结果显示RutC30M3(pAN7-1)对潮霉素的抗性比RutC30(pAN7-1)提高约20%,而Northernblot分析结果显示在两菌株中潮霉素基因转录水平相似,由此证明宿主菌蛋白酶缺陷对保护重组蛋白免于降解有明显作用。蛋白酶缺陷菌株RutC30M3适于作为瑞氏木霉外源基因表达系统中的受体菌株用于大量生产同源与异源蛋白。     

一株高效降解纤维素菌株的筛选及其产酶能力研究

目的 筛选并鉴定一种产纤维素酶能力较高的菌株,为纤维素的高效利用贮备菌源。方法 用羧甲基纤维素钠（CMC-Na）平板筛选产纤维素酶菌株,通过LB培养基对其进行纯化,16S rDNA基因序列分析其分类地位,3,5-二硝基水杨酸法（DNS）测定其产酶能力。结果 分离纯化得到的产纤维素酶菌株（S1）为芽胞杆菌属（Bacillus genus）的短小芽胞菌,在最佳产酶条件下产酶含量达到1 204 U/mL,产纤维素酶能力与里氏木霉（Trichoderma reesei）相当,但其产酶速率较里氏木霉低。结论 S1是一株产纤维素酶能力较高的菌株,产酶条件温和,初步鉴定为一种新种,具有较高研究及应用价值。     

多靶向沉默里氏木霉碳代谢阻遏物对纤维素酶活性和表达的调控研究

【目的】构建多靶向siRNA表达载体对里氏木霉碳阻遏抑制因子CRE1、CRE2、CRE3和CRE4进行同时多靶向siRNA干扰,以研究其对里氏木霉纤维素酶基因表达的调控作用。【方法】根据此前研究筛选出沉默cre1、cre2、cre3和cre4基因的4个最佳siRNA序列,设计并构建了A多靶向表达载体,另根据cre1、cre2、cre3和cre4基因中所含有的5个共有序列设计并构建了B多靶向表达载体,将两者转化至里氏木霉QM9414。经筛选后分别在48 h和120 h对各转化子进行纤维素酶酶活力测试(CMC活力测试和滤纸酶酶活力测试)及利用qPCR检测相关基因的表达。【结果】通过RT-qPCR测定结果表明,两种表达载体均可同时抑制里氏木霉的分解代谢物阻遏基因cre1、cre2、cre3和cre4的表达,纤维素酶活力比出发菌株明显升高,多靶向抑制菌株的CMC酶活和滤纸酶活比出发菌株平均提高了1.95倍和2.66倍。纤维素酶基因cbh1和egl1的表达水平比出发菌株也有明显提升,平均提高了3.83倍和3.95倍。纤维素酶相关基因xyr1的表达水平与出发菌株相比也明显上升,平均提高了2.78倍。【结论】多靶向沉默里氏木霉的碳代谢阻遏蛋白有利于解除葡萄糖效应,提高非还原糖的利用,从而提高纤维素酶的产量,使纤维素酶的表达得到更大的提升,为里氏木霉表达纤维素酶在分解代谢物阻遏基因调控方面提供了实验依据和新的技术思路。     

里氏木霉双基因同步缺失菌株的构建与甘露聚糖酶表达研究

在里氏木霉中建立了一个快速的双基因位点同步同源重组新方法,较好解决了里氏木霉基因逐个敲除周期长等问题。研究以里氏木霉自身甘露聚糖酶基因（man5A）为重组表达的报告基因,通过一步转化,将该基因定点整合入纤维二糖水解酶Ⅰ（cbh1）基因位点,同时缺失主要的两个纤维素酶基因（cbh1、cbh2）,得到重组工程菌Man12。将重组工程菌Man12与出发菌株Tu6Δku70进行摇瓶发酵,结果显示,重组菌株的甘露聚糖酶产量比出发菌株提高10倍,而纤维素酶产量降低了60%,胞外总蛋白分泌水平降低了40%。Real-time PCR检测甘露聚糖酶基因（man5A）的转录水平,发现重组菌株较出发菌株提高了25倍。在里氏木霉中首次报道了通过一步转化实现两个基因同步定点整合的方法,对利用基因工程手段构建高效表达重组蛋白的里氏木霉工程菌株具有一定的指导意义。     

用毕赤酵母表达理氏木霉的β-葡萄糖苷酶基因

目的:为提高β-葡萄糖苷酶的产量,用毕赤酵母取代理氏木霉用于生产,以弥补理氏木霉在大规模生产中的缺陷。方法:用套叠PCR法从理氏木霉基因组中扩增β-葡萄糖苷酶基因(bglⅠ)。用T4DNA连接酶和限制性DNA内酶将bglⅠ重组于P.pastoris表达载体pPIC9K的多克隆位点,获得含bglⅠ的重组表达载体pPIC9K-bglⅠ。通过电转法将其pPIC9K-bglⅠ载体转化于P.pastoris基因组,筛选高G418抗性以及高表达bglⅠ酶的重组子作为工程菌。结果:用BMGY-BMMY培养基体系,在摇瓶中发酵48 h,表达BglⅠ30 mg/L,在P.pastoris中表达的BglⅠ能水解对硝基苯-β-D-葡萄糖苷具有β-葡萄糖苷酶活性。其酶活力为56 U/L发酵液。结论:通过这种方法,可以成功地用毕赤酵母表达理氏木霉的β-葡萄糖苷酶基因。     

瑞氏木霉表达黑曲霉葡萄糖氧化酶

利用高表达分泌纤维素酶的真菌瑞氏木霉表达重组的黑曲霉葡萄糖氧化酶。在大肠杆菌DH5α中构建瑞氏木霉纤维素酶CBHI启动子和CBHI信号肽基因黑曲霉葡萄糖氧化酶基因瑞氏木霉纤维素酶CBHI终止子构巢曲霉的甘油醛3磷酸脱氢酶启动子大肠杆菌抗潮霉素B磷酸转移酶基因构巢曲霉色氨酸C终止子pUC19(命名为pCBHGOD)质粒,线性化后用瑞氏木霉纤维素酶CBHI启动子和CBHI信号肽基因黑曲霉葡萄糖氧化酶基因瑞氏木霉纤维素酶CBHI终止子构巢曲霉的甘油醛3磷酸脱氢酶启动子大肠杆菌抗潮霉素B磷酸转移酶基因构巢曲霉色氨酸C终止子(命名为CBHGOD)核酸片段转化瑞氏木霉QM9414原生质体。用PCR扩增方法筛选出同源重组葡萄糖氧化酶基因的瑞士木霉突变株。用麦杆诱导瑞氏木霉突变株,生产黑曲霉葡萄糖氧化酶,Westernblot分析重组的葡萄糖氧化酶分子量与Sigma公司的天然黑曲霉葡萄糖氧化酶一致,生产的重组酶活性25umL,相当于Sigma公司葡萄糖氧化酶标准品的产量为0.5gL。瑞氏木霉可用于生产黑曲霉葡萄糖氧化酶。     

Construction of a recombinant Trichoderma reesei strain expressing Aspergillus aculeatus β-glucosidase 1 for efficient biomass conversion

To develop a Trichoderma reesei strain appropriate for the saccharification of pretreated cellulosic biomass, a recombinant T. reesei strain, X3AB1, was constructed that expressed an Aspergillus aculeatus β-glucosidase 1 with high specific activity under the control of the xyn3 promoter. The culture supernatant from T. reesei X3AB1 grown on 1% Avicel as a carbon source had 63- and 25-fold higher β-glucosidase activity against cellobiose compared to that of the parent strain PC-3-7 and that of the T. reesei recombinant strain expressing an endogenous β-glucosidase I, respectively. Further, the xylanase activity was 30% lower than that of PC-3-7 due to the absence of xyn3. X3AB1 grown on 1% Avicel-0.5% xylan medium produced 2.3- and 3.3-fold more xylanase and β-xylosidase, respectively, than X3AB1 grown on 1% Avicel. The supernatant from X3AB1 grown on Avicel and xylan saccharified NaOH-pretreated rice straw efficiently at a low enzyme dose, indicating that the strain has good potential for use in cellulosic biomass conversion processes.     

里氏木霉306生物合成t-PA的代谢调节机制的研究

对基因工程菌株里氏木霉 (Trichodermareesei) 30 6生物合成组织型纤溶酶原激活剂 (t PA)的代谢调节机制进行了研究。在基础发酵条件下 ,L 山梨糖、D 果糖、可溶性纤维素、CMC、麦芽糖、乳糖和棉子糖等单糖及多糖对t PA生物合成都有诱导作用 ,其中L 山梨糖的诱导效果最好 ,加量以 1 .0 %为宜。葡萄糖及其中间代谢产物对t PA的生物合成产生分解代谢物阻遏作用。纤维二糖在低浓度时可以促进t PA的生物合成而在高浓度时对t PA生物合成起反馈阻遏作用     

Molecular cloning and expression of the novel fungal beta-glucosidase genes from Humicola grisea and Trichoderma reesei

A novel fungal beta-glucosidase gene (bgl4) and its homologue (bgl2) were cloned from the cellulolytic fungi Humicola grisea and Trichoderma reesei, respectively. The deduced amino acid sequences of H. grisea BGL4 and T. reesei BGL2 comprise 476 and 466 amino acids, respectively, and share 73.1% identity. These beta-glucosidases show significant homology to plant beta-glucosidases belonging to the beta-glucosidase A (BGA) family. Both genes were expressed in Aspergillus oryzae, and the recombinant beta-glucosidases were purified. Recombinant H. grisea BGL4 is a thermostable enzyme compared with recombinant T. reesei BGL2. In addition to beta-glucosidase activity, recombinant H. grisea BGL4 showed a significant level of beta-galactosidase activity, while recombinant T. reesei BGL2 showed weak beta-galactosidase activity. Cellulose saccharification by Trichoderma cellulases was improved by the addition of recombinant H. grisea BGL4.     

Improvement of cellulose-degrading ability of a yeast strain displaying Trichoderma reesei endoglucanase II by recombination of cellulose-binding domains

To improve the cellulolytic activity of a yeast strain displaying endoglucanase II (EGII) from the filamentous fungus Trichoderma reesei QM9414, the genes encoding the cellulose-binding domain (CBD) of EGII, cellobiohydrolase I (CBHI) and cellobiohydrolase II (CBHII) from T. reesei QM9414, were fused with the catalytic domain of EGII and expressed in Saccharomyces cerevisiae. Display of each of the recombinant EGIIs was confirmed using immunofluorescence microscopy. In the case of EGII-displaying yeast strains in which the CBD of EGII was replaced with the CBD of CBHI or CBHII, the binding affinity to Avicel and hydrolytic activity toward phosphoric acid swollen Avicel were similar to that of a yeast strain displaying wild-type EGII. On the other hand, the three yeast strains displaying EGII with two or three tandemly aligned CBDs showed binding affinity and hydrolytic activity higher than that of the yeast strain displaying wild-type EGII. This result indicates that the hydrolytic activity of yeast strains displaying recombinant EGII increases with increased binding ability to cellulose.