木霉纤维素酶的诱导形成及其调节I.槐糖对木霉EA3-867纤维素酶形成的诱导作用

在槐豆荚提取液中分离到白色针状的槐糖结晶,该糖对拟康氏木霉(Trichoderma pseudo-Koningii Rafai) EA3-867的纤维素酶(C1和Cx)有强力的诱导作用。在纤维素酶活力,尤其是产酶速度上明显超过纤维素的诱导作用。槐糖的诱导作用与添加槐糖的时间和菌种有关,并受甘油强烈阻遏。在以纤维二糖(0．5％)为碳源培养时,木霉EA3-867也能较迅速地形成纤维素酶,但在EA3-867的甘油培养物中加入纤维二糖(5×10-3M)并不能诱导Cx酶。槐糖和纤维素对纤维素酶的诱导作用,无论在诱导胞外和胞内纤维素酶的成分上或从凝肢电泳图上,都十分相似。作者认为木霉EA,一867的纤维素酶形成同时受诱导一阻遏机制调节,并对组成型和诱导型的纤维素酶的作用,以及固体纤维素对纤维素酶可能的诱导机制作了推测。     

木霉纤维素酶的诱导形成及其调节 Ⅱ.槐糖对木霉EA_3-867洗涤菌丝体纤维素酶形成的诱导作用及降介物阻遏现象

槐糖对拟康氏木酶(Trichoderma pseudokoningii Rifai)EA_3—867洗涤菌丝体的纤维素酶形成有强力的诱导作用,经过3小时左右的延迟期,24小时后,纤维素酶便达到高峰。各种木霉菌种和EA_3—867不同菌令的菌丝体都能被槐糖诱导形成纤维素酶,c_1、c_x酶主要分布在胞外,纤维二糖酶分布在胞内。菌丝体诱导形成纤维素酶需要诱导剂;无机盐(氮、磷、铁、锰盐);适宜的温度、pH和通气;以及菌丝体细胞活跃的代谢。槐糖的最适浓度是10~(-3)～10~(-5)M,诱导的最适温度为30℃,适宜的pH范围3～6,最适pH为5。O_2能刺激纤维素酶的形成,而呼吸抑制剂碘乙酸、氟化钠、丙二酸、迭氮化钠和3,5-二硝基苯酚能强烈抑制菌丝产酶。槐糖对菌丝体纤维素酶的诱导形成能不同程度地被核酸代谢抑制剂如放线菌酮、5-氟尿嘧啶、6-氮杂尿嘧啶和放线菌素D抑制。葡萄糖、甘油、各种糖类、糖磷酸酯、有机酸、辅酶NAD、NADP及ATP~(**)均能阻遏槐糖对菌丝体纤维素酶的诱导作用。葡萄糖对纤维素酶形成的阻遏作用不能被c—AMP介除。     

木霉纤维素酶的诱导形成及其调节——Ⅴ.拟康氏木霉(Trichoderma pseudokoningii Rafai)N_2-78洗涤菌丝体纤维素酶诱导形成过程中核酸代谢的变化

拟康氏木霉N_2-78洗涤菌丝体在槐糖诱导下合成纤维素酶(C_1酶、C_x酶和β-葡萄糖苷酶)的同时,RNA含量也发生有规律的变化。采用加核酸酶抑制剂和低温、快速抽提的方法,从槐糖诱导的N_2~-78洗涤菌丝体中提取总RNA,经寡聚(dT)—纤维素柱分离,得到含 Poly(A)的RNA。聚丙烯酰胺凝胶电泳和亲合层析分离证明,经槐糖诱导后,菌丝体中Poly(A)-RNA含量增加。     

里氏木霉中纤维素酶的合成诱导及调控*

随着绿色化学的兴起,天然纤维素原料转化和利用的研究受到了高度重视和广泛应用。利用纤维素酶降解纤维素为燃料乙醇、生物柴油的生产铺设了道路。但纤维素酶的生产成本较高,限制了纤维素酶产业化应用。里氏木霉生产的纤维素酶组分丰富,是纤维素酶高产菌株,深入研究里氏木霉的纤维素酶诱导及表达调控机制,有助于提高其纤维素酶产率。近年来人们对里氏木霉的纤维素酶诱导过程和调控机制有了一定研究进展,综述了里氏木霉纤维素酶诱导和基因表达调控,首先介绍了纤维素、纤维二糖、槐糖、乳糖等几种诱导物及诱导物的转运蛋白,进一步综述了几种转录因子的调控作用,同时介绍了染色体调控、信号通路和光条件对纤维素酶诱导的影响。最后展望了未来里氏木霉纤维素酶诱导表达的研究方向,包括探明诱导物的本质及其具体过程、揭示转录因子之间的联系及转录调控网络、寻找信号转导关键功能蛋白及研究环境因素对纤维素酶的诱导作用等。     

木霉纤维素酶的诱导形成及其调节 Ⅳ.高产变异株纤维素酶合成调节的变化——酶活提高原因的初步分析

拟康氏木霉纤维素酶高产变异株EA_3-867和N_2-78在合成培养基琼脂平板和马铃薯葡萄糖琼脂平板上菌落明显缩小,生长变慢。但在蛋白胨酵母膏琼脂平板上,小菌落恢复成大菌落,生长速度同野生型菌株一致。EA_3-867和N_2-78在不同液体培养基中纤维素酶活力均显著高于野生型菌株1096和木_3。洗涤菌丝体的诱导测定也证明高产变异株的纤维素酶诱导活性有明显的提高。变异株和野生型菌株洗涤菌丝体诱导形成的纤维素酶组分,从聚丙烯酰胺凝胶电泳图谱判断,未见明显差异,仅变异株中代表纤维素酶活性的蛋白带显著加深。高产变异株纤维素酶产量的增加是由于菌株对诱导剂敏感性的增加和对降解物阻遏敏感性的减弱。     

纤维素酶制剂活力的测定方法

由绿色木霉EA₃-867所制备的纤维素酶制 剂是一种复合酶,除了纤维素酶外,还有半纤维 素酶、果胶酶等。而纤维素酶本身又是一种多 组分酶,一般认为它包括有C₁酶、Cx酶和fl- 葡萄糖普酶^[1-3] C₁酶能使天然纤维素降解成 直链纤维素,而Cx酶能使直链纤维素分解成纤 维二糖等较小单位,纤维二糖等再经β-葡萄糖 普酶作用,生成最终产物葡萄糖。     

筛选最佳生物质材料诱导里氏木霉生产纤维素酶

本研究用小麦、芒草、水稻这三种低木质素突变株材料作为新型诱导物筛选的对象,对三种木质纤维素材料进行成分分析,然后利用它们分别作为诱导物诱导里氏木霉生产纤维素酶,对其诱导产生的酶活力,胞外蛋白含量,糖化能力进行比较。结果表明,对里氏木霉产纤维素酶诱导效果最好的是水稻H*14、芒草W56、小麦Q142。相比于玉米秸秆作为诱导物,水稻H*14单独诱导里氏木霉β-葡萄糖苷酶效果最好,β-葡萄糖苷酶酶活提高了75.2%,滤纸酶活提高了86.6%。相比玉米秸秆作为诱导物,芒草W56单独诱导里氏木霉木聚糖酶的效果最好,木聚糖酶酶活力提高了9.93%,内切葡聚糖酶酶活也提高了30.8%。相比玉米秸秆作为诱导物,小麦Q142诱导里氏木霉的外切葡聚糖酶酶活效果最好,里氏木霉的外切葡聚糖酶酶活提高了88.6%。本研究发现低木质素的木质纤维素材料作为诱导物对里氏木霉诱导产酶效果较好,并且促进真菌胞外蛋白的分泌,诱导纤维素酶酶系平衡分泌,使得纤维素酶糖化水解能力的提高。该研究为今后纤维素酶工业化生产提供参考和帮助。     

木霉纤维素酶的诱导形成及其调节——Ⅵ.拟康氏木霉(Trichoderma pseudokoningii Rafai)N_2-78被槐糖诱导形成的纤维素酶组分的分离、纯化及性质

拟康氏木霉洗涤菌丝体被槐糖诱导形成的纤维素酶,经DEAE-Sephadex A-50离子交换层析、Sephadex G-100凝胶过滤和聚丙烯酰胺凝胶电泳等方法,初步分离得到C_1酶、C_x酶和β-葡萄糖苷酶三个组分,其分子量经聚丙烯酰胺凝胶电泳测定,分别为67,000、62,000和42,000。C_1酶用聚丙烯酰胺凝胶电泳、醋酸纤维素薄膜电泳、免疫电泳和超离心鉴定,已证明是匀一的组分,为糖蛋白,富含甘氨酸、天门冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸和谷氨酸。纤维素酶的三个组分对天然纤维素、微晶纤维素和或磷酸膨胀纤维素的作用存在协同效应。研究了纤维素酶组分的热稳定性及pH稳定性。     

Acremonium纤维素酶在玉米芯糖化中的应用

玉米芯作为一种木质纤维素类农业废弃物,同时也是生产生物乙醇的潜在原料。在玉米芯糖化过程中,纤维素酶的作用是十分关键的。本研究比较了里氏木霉纤维素酶、绿色木霉纤维素酶和Acremonium纤维素酶各相关酶活。其中Acremonium纤维素酶的滤纸酶活约是里氏木霉纤维素酶的6倍,是绿色木霉纤维素酶的8倍。其羧甲基纤维素酶活和绿色木霉纤维素酶基本相等。Acremonium纤维素酶的β-葡萄糖苷酶酶活是里氏木霉纤维素酶的38倍,以及绿色木霉纤维素酶的41倍。而Acremonium纤维素酶的木聚糖酶活只相当于绿色木霉纤维素酶的70%。这说明Acremonium纤维素酶降解纤维素的能力可能强于另两种纤维素酶,而降解半纤维素类物质的能力要弱于绿色木霉纤维素酶。在玉米芯糖化实验中,使用Acremonium纤维素酶的糖化液中产生的最高葡萄糖浓度比里氏木霉纤维素酶的高14%,比绿色木霉纤维素酶的高58%。Acremonium纤维素酶用量在10 FPU/g时,反应16 h就基本可以达到最佳效果,而另两种酶用量则需达到30 FPU/g,反应48h才能达到最佳效果。使用Acremonium纤维素酶的糖化液中产生的最高木糖浓度与里氏木霉纤维素酶相等,比绿色木霉纤维素酶低42%。而同时使用Acremonium纤维素酶及绿色木霉纤维素酶时,其糖化液中最高木糖浓度有所提高,比绿色木霉纤维素酶的高31%。Acremonium纤维素酶可以有效地应用于玉米芯糖化,为玉米芯的资源化提供一种可能的方案。     

拟康氏木霉(Trichoderma pseudokoningii)UV III纤维素酶合成的诱导与阻遏

拟康氏木霉 (T .pseudokoningii)TH经紫外诱变获得一抗高浓度葡萄糖阻遏突变株UVIII,纤维素酶产量显著提高。研究表明 ,UVIII对诱导物的敏感性增加了 10 0倍 ,并且对葡萄糖的吸收能力明显下降 ,导致部分解除了葡萄糖阻遏作用 ,这可能都是该突变株产酶提高的原因     

拟康氏木霉(Trichoderma pseudokoningii)UV Ⅲ纤维素酶合成的诱导与阻遏

拟康氏木霉（T．pseudokoningii)TH经紫外诱变获得一抗高浓度葡萄糖遏突变株UVⅢ,纤维素酶产量显著提高。研究表明,UVⅢ对诱导物的敏感性增加了100倍,并且对葡萄糖的吸收能力明显下降,导致部分解除了葡萄糖阻遏作用,这可能都是该突变株产酶提高的原因。     

培养条件对木霉形成纤维素酶的影响和两种形成纤维素酶的促进剂的初步观察

用液体培养法研究了木霉EA_3-867菌株纤维素酶形成的条件。在所测试的各种粗纤维材料中,稻草粉和黄豆皮的混合物(比例是4:6)是菌株纤维素酶形成的最好基质。若同时加入一些糖类,能显著促进纤维素酶形成。其中半乳糖效果最好,能使酶形成数量提高一倍或更多,葡萄糖和果糖也有一定效果。培养液的初始pH 6～7最有利于纤维素酶形成。稻草中存在着两种天然的纤维素酶形成的促进剂。一种是水溶性的,能和半乳糖起协同作用,共同促进纤维素酶形成。另一种是酯溶性的,不需加入糖类能单独促进纤维素酶形成。     

高效低成本纤维素酶诱导物的制备、筛选及应用

本研究利用玉米芯、甘蔗渣、脱木素木糖渣及粗纤维诱导里氏木霉产纤维素酶,对4种材料进行成份测定,然后以逐步添加的方式与微晶纤维素混合诱导里氏木霉产纤维素酶,和使用微晶纤维素诱导产酶对比,玉米芯含有的纤维素代替总纤维素的50%时,酶活力降低2个单位,蛋白减少0.8 g左右,其酶水解能力降低0.4%,对其产纤维素酶的水解能力没产生不利影响。甘蔗渣纤维素替代量可以达到30%,酶活力有1个单位的降低,蛋白分泌降低0.5 g左右,酶的水解能力提高7%左右。脱木素木糖渣纤维素替代量也可达到50%,酶活力和蛋白降低分别达到0.5个单位和0.2 g左右,酶水解能力降低了4.45%。粗纤维的利用可以达到100%替代,对里氏木霉产酶的酶活力影响有0.3个单位之差,水解能力降低1.625%。这说明这几种物质可以部分替代或者完全替代微晶纤维素,诱导里氏木霉发酵产纤维素酶,特别是由玉米芯和甘蔗渣制备的脱木素木糖渣和粗纤维有着较高的应用前景。该研究对降低纤维素酶的生产成本及其工业化应用具有重要意义。     

利用红色荧光蛋白分析里氏木霉合成纤维素酶的机理

以红色荧光蛋白作为报告蛋白研究了里氏木霉的纤维素酶合成机理。构建了里氏木霉的表达盒,通过该表达盒使红色荧光蛋白的基因整合到里氏木霉的基因组DNA上,并受纤维二糖水解酶基因启动子的调控,得到重组菌株T.reeseiTR2。在不同的条件下培养T.reeseiTR2,红色荧光蛋白的表达情况可以反映在不同条件下里氏木霉合成纤维素酶的情况。在诱导的情况下,红色荧光蛋白随时间变化的情况与培养液中纤维素酶活性的变化相似,培养至36h后可以观察到荧光,并且不断增强,到菌丝自溶时荧光减弱。另一方面,诱导后里氏木霉菌丝的各个部位均可以观察到荧光,而且分布均匀,表明菌丝的各个部位在纤维素酶合成过程中所起的作用相同。在非诱导的情况下,培养时间较长时也可以观察到较弱的荧光,表明在此条件下里氏木霉仍可以合成少量的纤维素酶,这一结果为解释纤维素诱导里氏木霉合成纤维素酶的机理提供了另一个试验依据。     

植物生理学报第四卷总目录

木霉纤维素酶的诱导形成及其调节I傀糖对木霉EA3一867洗涤菌丝体纤维素酶形成的诱导乍用及“解代 谢产牧阻遏现象······~···········~·············~···-···...···············································一朱雨生、谭怡了1)木霉纤维素酶的诱导形成及其调节I葡萄糖母液和槐豆荚提取液对纤维素酶诱导效应的分析 朱雨生、谭常(工9)植物对二氧化硫的反应和抗性研究I人工控制熏气条件下植物的急性伤害和相对抗降·…~~··一一··一一·… 中科院…     

拟康氏木霉和微紫青霉纤维二糖水解酶基因Ⅰ(Cbh1)启动子的初步分析

应用 PCR技术 ,分别扩增拟康氏木霉 (T.pseudokoningii S38)和微紫青霉 (P.janthinellumAs3.51 0 ) Cbh1启动子的 2 84bp和 2 1 5bp两个片段 ,并通过凝胶阻滞试验 ,初步分析了在槐糖和葡萄糖两种培养条件下 Cbh1启动子上参与 Cbh1基因表达的调控信息 .凝胶阻滞试验结果表明 ,S38Cbh1启动子片段与葡萄糖和槐糖培养 /诱导条件下的无细胞提取物 ,均形成了蛋白质 - DNA复合物 ,而 As3.51 0 ,只有葡萄糖培养条件下的无细胞提取物与其启动子片段 ,形成了蛋白质 -DNA复合物 .表明在 S38Cbh1启动子的 - 30 2 /- 1 8bp处 ,可能存在与槐糖和葡萄糖介导的调控蛋白相互作用的特定核酸基元 ,而在 As3.51 0 Cbh1启动子上的 - 2 80 /- 65bp处有与葡萄糖介导的阻遏蛋白相互作用的特定核酸基元 .竞争性阻滞试验结果表明 ,S38和 As3.51 0 Cbh1启动子片段与胞内调控蛋白的相互作用是特异性的 .     

拟康氏木霉和微紫青霉纤维二糖水解酶基因Ⅰ(Cbh1)启动子的初步分析

应用 PCR技术 ,分别扩增拟康氏木霉 (T.pseudokoningii S38)和微紫青霉 (P.janthinellumAs3.51 0 ) Cbh1启动子的 2 84bp和 2 1 5bp两个片段 ,并通过凝胶阻滞试验 ,初步分析了在槐糖和葡萄糖两种培养条件下 Cbh1启动子上参与 Cbh1基因表达的调控信息 .凝胶阻滞试验结果表明 ,S38Cbh1启动子片段与葡萄糖和槐糖培养 /诱导条件下的无细胞提取物 ,均形成了蛋白质 - DNA复合物 ,而 As3.51 0 ,只有葡萄糖培养条件下的无细胞提取物与其启动子片段 ,形成了蛋白质 -DNA复合物 .表明在 S38Cbh1启动子的 - 30 2 /- 1 8bp处 ,可能存在与槐糖和葡萄糖介导的调控蛋白相互作用的特定核酸基元 ,而在 As3.51 0 Cbh1启动子上的 - 2 80 /- 65bp处有与葡萄糖介导的阻遏蛋白相互作用的特定核酸基元 .竞争性阻滞试验结果表明 ,S38和 As3.51 0 Cbh1启动子片段与胞内调控蛋白的相互作用是特异性的 .     

青霉的纤维素酶抗降解物阻遏突变株的选育

从土样中筛出一株生长快,产纤维素酶较高的斜卧青霉(Penicillium decumbens114-2)。能在全纤维素(hlocellulose)双层平板上形成清晰的透明圈。摇瓶培养的滤纸酶活可达8.8mg 葡萄糖/ml.h。 114-2菌株(其纤维素酶合成可为葡萄糖所阻遏)经UV和NG诱变处理后,在含葡萄糖的全纤维素平板上筛选到多株仍能形成明显透明圈的突变株。其中JN15和JU1在含葡萄糖的全纤维素液体培养基中,在残余葡萄糖浓度为 1％左右时,滤纸酶活可分别达到7.3 和13.9mg葡萄糖ml·h。这是出发株114-2和纤维素酶高产菌株木霉EA_3-867和QM9414所不能的。在不加阻遏剂的对比试验中,两个突变株的纤维素酶产量都比较高。其中,JU1的滤纸、CMC和棉花酶活分别达到33mg葡萄糖/ml·h,234mg葡萄糖/ml·h和86mg葡萄糖/ml·24h。     

固态混合发酵提高木聚糖酶和纤维素酶活力的研究

研究了接种比例、接种时间、碳源、氮源等因素对木霉和黑曲霉混合发酵产木聚糖酶和纤维素酶的影响。试验结果表明,当木霉和黑曲霉按4:6同时接种,以玉米芯3．75g、麸皮3．75g、葡萄糖37．5mg为混合碳源,Mandels营养盐11．5mL、添加NH_4NO_37．5mg为氮源,在84h产纤维素酶活力达到230IU/g干物质,木聚糖酶活力达到1308IU/g干物质,与两菌纯培养相比,纤维素酶活力提高163％,木聚糖酶活力提高79．5％。     

丝状真菌纤维素酶合成诱导及转录调控

利用廉价可再生木质纤维素资源水解产生的可发酵糖生产生物能源和生物基化学品是近年来国内外研究的热点。纤维素酶酶解是木质纤维素原料生物降解的重要手段,但目前纤维素酶生产成本过高,限制了纤维素生物转化和生物炼制的工业化应用。对丝状真菌纤维素酶基因表达和调控进行研究,有利于进一步选育纤维素酶高产菌株,降低纤维素酶生产成本。随着高通量测序及丝状真菌遗传操作等技术的进步,对丝状真菌纤维素酶诱导和基因表达调控机理有了更深入的认识。本文综述了近年来丝状真菌纤维素酶诱导和纤维素酶基因表达调控的最新进展,重点论述糖转运蛋白、转录因子和染色质重塑对纤维素酶表达调控的影响,并对利用人工锌指蛋白进行丝状真菌纤维素酶诱导调控研究进行了展望。