用Genome shuffling技术选育紫杉醇高产菌株

以树状多节孢（Nodulisporium sylviforme）紫杉醇产生菌为研究对象,探索了紫杉醇产生菌的基因组重排育种的基本规律,重点研究了紫杉醇产生菌的原生质体融合和基因组重排育种的方法．采用薄层层析（TLC）、高效液相色谱（HPLC）和质谱（MS）分析筛选重组子,通过四轮基因组重排成功选育出了3株遗传稳定的高产紫杉醇菌株,其中一株重排菌株F4-26的发酵液中紫杉醇含量达到516-37μg几,比原始出发菌株NCEU-1紫杉醇产量提高了64．41％,比亲本菌株紫杉醇产量提高了31．52％-44．72％．     

基因组改组技术选育耐高温、耐高乙醇酿酒酵母菌株的研究

当以f4、f5、f6作为出发菌株,用酵母菌原生质体紫外诱变的方法,在不同温度下,用含有不同浓度乙醇的平板筛选,分别获得了在耐高温和耐乙醇性状有较大提高的f4.2、f5.1、f6.2、f4.5等正突变菌株。以这些菌株作为出发菌株,进一步用硫酸二乙酯诱变,获得了f5.1.1、f4.2.1两个乙醇耐受性能较高的菌株。在建立了上述不同突变株后,通过基因组改组(genome shuffling)的方法,将上述不同特性的菌株经过两轮genome shuffling,获得了耐高温性能和耐乙醇性能都较好的酵母菌株。经过摇瓶发酵后证明,R24株在35℃发酵过程中,发酵液中的最高乙醇浓度12.93%(W/V),比原始出发菌株f4在35℃的发酵液中最高乙醇浓度8.11%提高了近5%。     

基因组改组及其在木质纤维素水解液乙醇发酵菌种选育中的应用展望

能高效代谢木质纤维素水解液中的可发酵糖、同时可耐受/分解发酵抑制剂的菌种, 是利用木质纤维素为原料生产燃料乙醇技术的关键。基因组改组技术是近些年发展起来的一项新型育种技术, 该技术已运用于食品和医药行业菌种的改良。本文综述了基因组改组技术的原理、方法、特点、及其运用, 并对其在木质纤维素水解液乙醇发酵菌种选育方面的应用进行了展望。     

耐温性L-谷氨酸发酵菌种的选育

应用基因组改组技术提高,L-谷氨酸生产菌在高温发酵条件下的谷氨酸产量。以天津短杆菌T6—13变异株SW07-1为原始亲株,分别经紫外线（UV）-硫酸二乙酯（DES）和X射线诱变,获得5株耐温性能略有提高的突变菌株。经2轮基因组改组,获得耐高温（能在44℃生长）的L-谷氨酸菌株F2-50。F2—50在38℃下,摇瓶发酵40h,发酵液中L-谷氨酸浓度比原始出发菌株提高了近41％,在41℃高温下,摇瓶发酵40h,L-谷氨酸浓度比原始出发菌株提高了近2倍。     

微生物菌种选育中的基因组改组技术及其应用进展

该文论述了基因组改组技术的产生和原理、方法和特点,以及该技术的应用、意义及其发展前景.基因组改组技术是首先对微生物菌株进行诱变,筛选出正向突变的菌株,然后通过原生质体"递推式融合"使这些正向突变的若干个菌株进行基因组重组,从中筛选出符合育种要求的重组子,从而在短时间内获得性状得到大幅度提高的菌株.     

基因组改组（genome－shuffling）提高

首先采用紫外线与亚硝基胍两种传统微生物诱变方法对干酪乳杆菌进行诱变,经低pH平板、碳酸钙平板和摇瓶试验获得了5株耐酸性提高的突变菌株。以获得的突变菌株为出发菌株,应用灭活双亲原生质体融合后致死损伤得到互补获得活性融合子的方法,对其进行基因组改组,经过低pH平板、碳酸钙平板和摇瓶筛选,获得4株可以在pH3.8平板上旺盛生长且产酸量较高的改组菌株。将改组菌株与原始菌株分别于pH 3.8和3.4的YE液体培养基中培养,改组菌株能够在原始菌株无法生存的pH条件（pH 3.4）下生长。在pH 3.8的条件下,对改组菌株与原始菌株的发酵特征进行比较,37℃发酵48小时后,改组菌株产酸量为原始菌株的2.4倍,表明基因组改组技术能有效提高多基因调控表型的进化。     

酿酒酵母代谢工程技术

自20世纪90年代初期诞生以来,代谢工程历经了30年的快速发展。作为代谢工程的首选底盘细胞之一,酿酒酵母细胞工厂已被广泛应用于大量大宗化学品和新型高附加值生物活性物质的生物制造,在能源、医药和环境等领域取得了巨大的突破。近年来,合成生物学、生物信息学以及机器学习等相关技术也极大地促进了代谢工程的技术发展和应用。文中回顾了近30年来酿酒酵母代谢工程重要的技术发展,首先总结了经典代谢工程的常用方法和策略,以及在此基础上发展而来的系统代谢工程和合成生物学驱动的代谢工程技术。最后结合最新技术发展趋势,展望了未来酿酒酵母代谢工程发展的新方向。     

Latour system精简酿酒酵母染色体方法的建立及应用

酿酒酵母是第一个完成全基因组测序的真核生物,具有广泛的科研应用价值。利用酿酒酵母的全基因组序列可以进行精确的基因定位及敲除,从而达到对其基因组进行精简的目的,为合成生物学最小基因组的研究工作打下基础。根据Latour system 设计敲除所需引物,构建敲除盒,筛选重组体和缺失体,成功敲除酿酒酵母a型单倍体染色体XIII中339301-352281 nt包含的8个基因,为酿酒酵母染色体精简奠定基础,同时证明了Latour system 可以应用于酿酒酵母大片段敲除。     

转座子标签及其在酿酒酵母基因功能研究中的应用

转座子标签(transposontagging)技术是研究功能基因的有效的工具之一。介绍了几种在酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)基因功能研究中应用的转座子标签:mTn3标签、miniMu噬菌体标签和Ty转座子标签,阐述了转座子标签的构建原理、应用策略和转座子标签插入位点的鉴定方法。     

新型细胞标记技术在酿酒酵母原生质体融合育种中的应用研究

本研究用酿酒酵母原生质体融合技术使两株酵母发生融合,通过用营养要求测定,交配型测定、细胞体积测定、DNA含量测定,筛选出13株融合株,再经免疫测定,得到同样的鉴定结果.表明免疫测定技术在酿酒酵母原生质体融合育种中作为亲本细胞标记是可行的,具有较高实用价值.     

酿酒酵母基因组学研究进展

酿酒酵母是第一个完成基因组测序的真核生物,在基因组序列信息研究上取得了重大的进展,并且成为后基因组研究的主要模式材料,在基因功能、转录组、蛋白质组等方面获得了许多重要的成果,为高等生物,以及人基因组的研究提供了很好的借鉴,并为深入认识酵母以及生命的进化提供了基本的信息。     

基因组改组技术及其在微生物育种中的应用研究进展

Genome shuffling(基因组改组)技术是借助递归式原生质体融合策略对微生物基因组进行遗传改良的一种新兴微生物育种方法。自2002年首次被用来培育tylosin高产菌株以来,目前已为育种工作者广泛采用。对Genome shuffling技术的原理及最近的应用研究进展进行了综述,探讨了其局限性,并展望了其发展的趋势。     

Characterization of gamma-glutamylamidase-glutaminase activity in Saccharomyces cerevisiae

In a foregoing paper we have shown the presence in the yeast Saccharomyces cerevisiae of an enzyme catalyzing the hydrolysis of L-gamma-glutamyl-p-nitroanilide, but apparently distinct from gamma-glutamyltranspeptidase. The cellular level of this enzyme was not regulated by the nature of the nitrogen source supplied to the yeast cell. Purification was attempted, using ion exchange chromatography on DEAE Sephadex A 50, salt precipitations and successive chromatographies on DEAE Sephadex 6B and Sephadex G 100. The apparent molecular weight of the purified enzyme was 14,800 as determined by gel filtration. As shown by kinetic studies and thin layer chromatography, the enzyme preparation exhibited only hydrolytic activity against gamma-glutamylarylamide and L-glutamine with an optimal pH of about seven. Various gamma-glutamylaminoacids, amides, dipeptides and glutathione were inactive as substrates and no transferase activity was detected. The yeast gamma-glutamylarylamidase was activated by SH protective agents, dithiothreitol and reduced glutathione. Oxidized glutathione, ophtalmic acid and various gamma-glutamylaminoacids inhibited competitively the enzyme. The activity was also inhibited by L-gamma-glutamyl-o-(carboxy)phenylhydrazide and the couple serine-borate, both transition-state analogs of gamma-glutamyltranspeptidase. Diazooxonorleucine, reactive analog of glutamine, inactivated the enzyme. The physiological role of yeast gamma-glutamylarylamidase-glutaminase is still undefined but is most probably unrelated to the bulk assimilation of glutamine by yeast cells.     

利用基因组改组技术提高短杆菌素产量及其培养条件优化*

短杆菌素是一种广谱抗菌肽,对细菌和真菌均有较好的抑制作用,具有潜在的抗生素替代价值。通过对侧孢短芽孢杆菌fmb70进行紫外诱变、亚硝基胍诱变、常压室温等离子体诱变,获得3株短杆菌素产量提高的诱变菌株。随后以诱变菌株为亲本进行两轮基因组改组,获得融合子F₂-24,其短杆菌素产量为(340.5±16.35) μg/mL,是野生菌株fmb70短杆菌素产量的1.92倍。融合子传代5代后,该菌株短杆菌素产量无明显差异,说明菌株稳定性良好。最后对该菌株产短杆菌素的培养基和发酵条件进行优化,优化后的培养基为:4%蔗糖、2%牛肉膏、0.5%氯化镁,发酵温度30℃、培养24 h、培养基初始pH6.0。优化后的短杆菌素产量可达(442.45±9.58)μg/mL,是初始培养条件的2.50倍。     

基因组改组技术选育耐酸性琥珀酸放线杆菌

以琥珀酸产生菌Actinobacillus succinogenes CGMCC 1593为出发菌,分别经过紫外线-甲基磺酸乙酯(UV-EMS)和紫外线-硫酸二乙酯(UV-DES)诱变处理,得到7株耐酸性有所提高的突变株.以此作为候选菌库,经3轮原生质体递进融合,筛选获得4株可以在pH 5.6下生长的改组菌株.其中改组菌株F3-21在pH 5.6的完全液体培养基中生长的OD值是原始菌的7倍,在pH 5.2条件下仍能生长;其摇瓶发酵48h琥珀酸产量较原始菌株提高48%.在5L发酵罐中进行分批发酵,当控制pH在较低值(5.6～6.0)时,F3-21厌氧发酵48h积累琥珀酸38.1g/L,较出发菌株提高了45%;当控制pH在6.5～7.0时,F3-21厌氧发酵32h积累琥珀酸40.7g/L.F3-21在5L发酵罐中进行补料分批发酵,厌氧发酵72h,产琥珀酸达67.4g/L.结果说明基因组改组技术能够改进琥珀酸放线菌的耐酸性能及其琥珀酸的产量.     

Detection of inactive precursors of beta-glucanases in Saccharomyces cerevisiae

Accumulation and secretion of beta-glucanases have been studied in vivo by using a thermosensitive secretory mutant of Saccharomyces cerevisiae blocked at the endoplasmic reticulum level (sec 18-1). When incubated at the restrictive temperature no accumulation of active glucanases was observed. Following a shift to permissive conditions in the presence of cycloheximide a rise in the internal activity took place. The increase in total glucanase activity was partially due to the activation of an exo-glucanase that hydrolyzes PNPG. It is concluded that glucanases are synthesized in inactive precursor forms and are converted to the active forms in their secretory pathway.     

基因组重排技术选育乙醇高产菌株

里氏木霉（Trichoderma reesei）被认为是最合适联合生物加工（consolidated bioprocessing）的微生物之一。原始里氏木霉菌株产乙醇能力太低,需要进一步提高其产酒量。我们通过基因组重排技术提高了里氏木霉菌株产乙醇能力和乙醇耐受力。首先对CICC40360菌株孢子进行NTG诱变得到正向突变菌株,再以此为出发菌株进行基因组重排。进行基因组重排后,重组菌株在含不同乙醇浓度的原生质体再生培养基上进行筛选。突变菌株和原始菌株一起做摇瓶发酵实验进行比较以确定产乙醇能力的提高。经过两轮基因组重排后,筛选获得表现最优异的重组菌S2-254。该菌株能在利用50g/l葡萄糖发酵出6.2g/l乙醇,同时能耐受3.5% （v/v）浓度乙醇。上述结果表明,本实验采用的基因组重排技术能够有效而且快速获得具有目的性状的优良菌株。