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。     

红曲霉液态发酵生产红曲色素的工艺优化

为提高红曲色素的液态发酵水平,降低生产成本,采用Plackett-Burman试验与Box-Benhnken试验对红曲霉MY-03液态发酵生产红曲色素的工艺条件进行了优化,获得了最佳工艺条件:葡萄糖50 g/L、蛋白胨58.07 g/L、Mg SO4 2 g/L、Na NO3 2g/L、Mn SO4 0.3 g/L、Zn SO4 0.1 g/L、装瓶量50.8 m L、接种量10.0%(V/V),于150 r/min、30℃恒温培养7 d,红曲色素色价可达342.24±2.88 U/m L,比基础培养基提高了86.9%。     

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。     

红曲霉变异株A6产色素发酵条件研究

本文对红曲霉变异株Ａ６进行了产红曲色素发酵条件试验,发现在以６％饴糖为碳源,以０３％ＮａＮＯ３为氮源的培养基,初始ｐＨ４０～４５,接种量为１５％时产色素浓度最高。同时,考察了整个发酵过程中ｐＨ,残糖量与色素生成浓度的关系,认为发酵周期拟控制在８０～８５ｈｒ为宜。本试验还发现在发酵过程中补加适量饴糖有利于产红曲色素     

红曲霉菌丝形态与产色素关系的研究

从培养基成分、培养温度、培养时间等方面对发酵条件与红曲霉菌丝形态、产色效果之间的关系进行了研究。实验结果表明:用4%玉米粉,2%豆饼粉作培养基,28℃,培养72h,红曲霉形成的菌丝球为250个/mL左右,直径为1.0~1.2mm,大小均匀,且产色效果最好。     

红光对红曲霉生长及次级代谢产物的影响

光照作为重要的环境因子之一,对包括真菌在内的多种生物的生长及生理过程起着重要作用.研究发现,红色单色光对平板培养的红曲霉(Monascus M10)菌落形态有明显的影响;在液态发酵时,红光在发酵初期可促进红曲霉的生长并促进其提前进入色素合成期,但对其生物量无明显影响;红光培养与黑暗培养对照相比,其发酵液、菌丝及单位菌丝中产生的色素都有明显提高,并在一定程度上降低了桔霉素的产量.     

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...     

用喷雾质谱法分析2种红曲霉所产橙色素的组成

分析了红色红曲霉（Monascus ruber）和烟色红曲霉（Monascus fuliginosus）发酵米粉所产橙色素的喷雾质谱图,发现烟色红曲霉所产橙色素与文献报道的相同;而红色红曲霉所产色素与文献报道不同,其主要组分是分子量分别为340．3和312.3的2种物质。     

几种酶活抑制剂对红曲霉色素合成的影响

红曲色素是天然安全的色素和防腐剂,根据代谢数据库选择了6种代谢途径关键酶的抑制剂,在基本培养基中考察这些抑制剂对红曲霉生长和合成色素的影响。甲羟戊酸合成途径的抑制剂邻氨基苯甲酸和3,4-二羟苯甲酸对红曲霉生长和色素生物合成都没有影响;莽草酸途径关键酶氨基苯甲酸合成酶的抑制剂三甲胺不抑制红曲霉的生长和色素的合成。在不影响红曲霉生长的浓度范围内,聚酮途径中β-酮酯酰-ACP合成酶的专性抑制剂碘乙酰胺(0.5mmol/L)抑制红曲色素合成程度达64.7%,非专性抑制剂咪唑(1mmol/L)抑制幅度达60%,聚酮途径硫酯酶的抑制剂2,4-二硝基氟苯(0.5mmol/L)强烈抑制红曲霉合成色素的活性,抑制程度达91.5%。相关酶活抑制的试验数据显示红曲霉可能经过聚酮途径合成红曲色素。     

红曲霉繁殖相关wetM基因的克隆与生物信息学分析

红曲霉(Monascus spp.)是一类次级代谢产物极为丰富的食药用丝状真菌,其繁殖能力是大规模工业化生产的前提.以实验室保藏紫色红曲霉(Monascus purpureus)Mp-21为研究对象,通过高通量转录组(RNA-Seq)测序获得菌株转录本数据后进行注释分析,首次克隆出红曲霉繁殖相关wetM基因并进行生物信...     

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。     

紫色红曲霉Mp-21 MpMcrA基因的克隆与生物信息学分析

McrA为最近在构巢曲霉(Aspergillus nidulans)中发现的全局调控因子，具有调控丝状真菌生长发育和次级代谢的作用，利用生物信息学分析方法找到并克隆紫色红曲霉（Monascus purpureus）中mcrA基因，将其命名为MpMcrA。分析MpMcrA蛋白质理化性质、亲疏水性、亚细胞定位、信号肽、跨膜区域及磷酸化位点、转录因子结合位点以及蛋白质二级结构。利用ProtParam、ProtScale、PSORTII、SignalP4.1等生物信息学软件对MpMcrA进行系统分析。 结果表明，MpMcrA基因长1 356 bp，其中含有3个外显子，2个内含子，编码410个氨基酸，与构巢曲霉序列比对蛋白相似性高达64％。预测结果显示，MpMcrA属于亲水蛋白，位于细胞核可能性大，不存在跨膜区域，不属于膜蛋白；不存在剪切位点，不属于分泌蛋白；基因含有54个潜在的磷酸化位点；可能存在5个转录因子结合位点；蛋白结构大部分为无规则卷曲，整体结构较松散。对MpMcrA基因进行了生物信息学分析，得到了基因特征和分析结果。初步确定MpMcrA基因为构巢曲霉同源mcrA基因，在红曲霉中未见有报道。     

一株高产洛伐他汀红曲霉的筛选与液态发酵条件优化

【背景】洛伐他汀(lovastatin)是红曲霉的次生代谢产物,是重要的临床用降血脂药物。在液态发酵条件下,红曲霉的洛伐他汀产量较低,难以满足工业化生产的要求。【目的】筛选获得一株高产洛伐他汀的红曲霉株,并通过优化液态发酵条件提高洛伐他汀的产量。【方法】从红曲米中筛选获得一株高产洛伐他汀的红曲霉株,依据形态学特征、生理生化特性及18S rRNA基因序列分析对分离菌株进行鉴定;通过响应面法对其产洛伐他汀的液态发酵条件进行优化。【结果】获得一株产洛伐他汀的紫红曲霉(Monascus purpureus M4),该菌在甘油57.80g/L、酵母浸粉5.52 g/L、接种量为6.90%条件下,洛伐他汀产量(173.60 mg/L)较优化前提高了4.8倍。【结论】菌株M4产洛伐他汀最优液态发酵条件的建立,为洛伐他汀的大规模生产及该菌株的工业化应用提供了技术支撑。     

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。     

天蓝色链霉菌孢子色素whiE在大肠杆菌中的异源生物合成

【目的】在大肠杆菌中完整重构孢子色素whiE的生物合成途径,分离纯化表达体系中合成的新化合物,并解析whiE的生物合成途径。【方法】构建whiE-ORFII、whiE-ORFVII和whiE-ORFI的单基因重组质粒,SDS-PAGE检测蛋白表达情况;借助Xba I与Spe I互为同尾酶的特性,实现多基因组合串联;构建好的重组质粒再导入大肠杆菌菌株BAP1中进行异源表达,并用高效液相色谱(HPLC)检测发酵产物;依次使用正相硅胶柱和反向半制备柱分离发酵产物,四级杆飞行时间质谱仪(Q-TOFMS)鉴定发酵产物分子量。【结果】whiE-ORFII、whiE-ORFVII和whiE-ORFI均获得可溶性表达;这3个基因单个串联到菌株BTw95中均未检测到新的产物生成;而whiE-ORFII和whiE-ORFVII、 whiE-ORFI和whiE-ORFVII双基因组合以及三基因组合串联到BTw95中可检测得到两种化合物ZYC-1和ZYC-2。在负离子模式下进行Q-TOFMS检测,ZYC-1的[M-H]-为419.0748,推测分子式为C_(23)H_(16)O_8;ZYC-2的[M-H]-为465.0743,推测分子式为C_(24)H_(18)O_(10)。【结论】本研究推进了孢子色素whiE生物合成途径在大肠杆菌中的异源重构,分离鉴定了2个十二酮II型聚酮化合物,并推测了孢子色素whiE的生物合成途径。     

slnN基因在盐霉素生物合成中的调控功能分析

【目的】研究盐霉素生物合成基因簇上游潜在调控基因slnN的功能。【方法】本实验利用遗传操作技术,分别对白色链霉菌出发菌株Streptomyces albus BK3-25中的slnN基因进行敲除和过表达,然后利用抑菌圈实验和发酵实验,分别检测不同衍生菌株中盐霉素生物合成产量的变化。同时利用qRT-PCR分析衍生菌株与原始出发菌株之间的结构基因表达差异。【结果】结果表明在slnN基因缺失株(slnNDM)中,盐霉素的表达水平提高了35%左右;而在slnN基因过表达株(slnNOE)中,盐霉素产量下降达43%左右。qRT-PCR分析进一步发现slnN基因缺失,会引起slnO和slnA1基因的上调;而slnN基因过表达后,一方面会下调slnO与slnA1基因的表达,另一方面引起slnT1、slnF基因上调。【结论】本研究证实slnN基因对盐霉素的生物合成具有明显的负调控作用,其机制有待进一步研究。     

Pseudomonas mosselii E1铁载体合成相关基因cysI的克隆与功能初步分析

从棉花根际分离的铁载体产生菌E1,其16SrDNA与Pseudomonas mosselii ATCCBAA-99的同源性为100%。采用三亲本杂交方法将携带转座子Tn5-1063的质粒pRL1063a导入E1中进行转座子插入诱变。利用CAS法,从1000个突变株中,筛选到一株铁载体合成缺失突变株E1-185。利用TAIL-PCR方法,扩增位于Tn5-1063两端的侧翼序列。测序结果表明,转座子插入到E1的cysI基因内。该基因与Pseudomonas entomophila L48的cysI同源性为96%,其CysI氨基酸序列相似性为97%。该基因与半胱氨酸的合成密切相关,而在加有半胱氨酸的CAS平板上,突变株恢复了铁载体产生能力,证明cysI在E1铁载体合成过程中具有重要作用。据推测,cysI可能与铁载体合成途径中关键蛋白acyl-S-PCPs的形成有关。     

转录调节因子σ~(38)介导铜绿假单胞菌绿脓菌素合成代谢调控

【目的】为了进一步鉴定铜绿假单胞菌转录调控因子σ~(38)对2个拷贝吩嗪合成基因簇(phz A1-G1和phz A2-G2)的具体调控方式并推定介导绿脓菌素合成代谢的可能调控机制。【方法】根据铜绿假单胞菌基因组信息,利用同源重组原理构建rpo S基因缺失突变株Δrpo S以及克隆全长rpo S基因作互补分析;再以单一吩嗪基因簇缺失突变株Δphz1和Δphz2为出发菌株,分别构建rpo S缺失突变株Δrpo Sphz1和rpo S插入突变株Δrpo Sphz2,测定并比较野生株及相关突变株的绿脓菌素合成量,初步推定σ~(38)因子对2个不同吩嗪基因簇表达的调控方式。【结果】在GA培养基中,突变株Δrpo S的绿脓菌素合成量比野生株显著增加;互补分析证实,σ~(38)可使突变株Δrpo S的绿脓菌素降低并接近野生株PAO1水平;与对照株Δphz1相比,突变株Δrpo Sphz1的绿脓菌素合成量因σ~(38)因子缺失而显著减少;而与对照株Δphz2相比,突变株Δrpo Sphz2的绿脓菌素合成量因σ~(38)因子缺失显著增加。【结论】转录调控因子σ~(38)对铜绿假单胞菌绿脓菌素的合成代谢的确具一定的负调控作用;结合已报道的研究结果,初步推定:σ~(38)因子通过负调控吩嗪基因簇phz1,正调控吩嗪基因簇phz2的表达实现对绿脓菌素合成代谢的调控。