用原生质体融合技术提高α-淀粉酶稳定性

工业生产上一般都采用物理和化学诱变的方法选育优良菌株,Foder和Schaeffer将种内细菌原生质体融合成功之后,用原生质融合方法育种的报道较多,所得融合子也逐渐应用于工业生产.本研究用产α-淀粉酶活力高的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)生产菌株和活力低、耐热性好的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)进行原生质融合,选育出耐热高产的α-淀粉酶产生菌.1 材料和方法1.1 菌种Bacillus amyloliquefaciens BF 7658,北京房山交道酶制剂厂生产菌株;Bacillus licheniformis ATCC9789,中国科学院微生物所保藏.     

芽孢杆菌原生质体融合技术

微生物原生质体融合技术是近20年来国内外细胞工程领域的一个研究热点。1972年匈牙利学者Ｆｅｒｅｎｃｚｙ率先进行了微生物原生质体融合的研究[1]。在1976年匈牙利学者Ｆｏｌｄｅｒ和Ａｌｆｏｌｄ则首次报道了用ＰＥＧ或新生态磷酸钙诱导巨大芽孢杆菌(Ｂａｃｉｌｌｕｓｍｅｇａｔｅｒｉｕｍ)种内株间原生质体融合[2];同年法国的Ｓｃｈａｅｆｆｅｒ等也用ＰＥＧ诱导枯草芽孢杆菌(Ｂ.ｓｕｂｔｉｌｉｓ)进行种内株间原生质体融合获得成功[3]。有关芽孢杆菌原生质体融合的研究,在国内直至1981年才见报道[4]。经典改变微生物遗传性状的手段有两…     

提高枯草杆菌原生质体融合率的研究

利用改良的HM制备液,在适宜的条件下酶解制备亲本株的原生质体,在DNase存在的条件下,用PEG(MW6,000)做为聚合剂,经低温短时间处理,将枯草杆菌(B,subtilisK)Ki—2—132衍生株与BR151衍生株的原生质体融合,再在适宜的条件下使用改良的DM_3再生培养基,补加适量经处理的人血清白蛋白,同时加入适量适合于枯草杆菌细胞壁再生的引物进行再生。使再生率达到了55—58.15％左右,融合率高达1.82×10~(-2)。筛选出51种不同类型的融合子923株。经继代八代测得其融合子的稳定率达32 46％。从而在工业菌株的选育中使获得高产菌株成为可能。     

高温α-淀粉酶生产菌种选育的研究

以地衣芽孢杆菌B．198为出发株,经不同诱变剂反复诱变和自然选育,得到突变株A.404l,其产高温α-淀粉酶为出发株的100倍。在摇瓶培养条件下,酶活力达200u／ml．是一株无孢子并带有Rifr、Met-、Arg-标记的抗分解代谢阻遏突变株。初步纯化的A1041α-淀粉酶最适反应pH为5—7,晟适反应温度90—95℃,于90℃、60分钟处理不失活,表明突变株A．4041所产α-淀粉酶是高温淀粉酶,具有工业生产价值。     

巨大芽孢杆菌α-淀粉酶基因核苷酸序列分析

巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)AS1.127的淀粉酶基因的全碱基序列已被测定。结构基因由1982bp的单一开读框架组成。由DNA序列推测出的前体酶蛋白由659个氨基酸组成,N-端33个氨基酸为信号肽。成熟酶分子由626个氨基酸组成,分子量为68.676kD。该淀粉酶属糖化型α-淀粉酶。并与枯草杆菌(B.subtilis)168产生的糖化型α-淀粉酶之间有83.3%的同源性。分析发现两种菌产生的酶分子的N-端3/4的同源性为90.4%,而C-端1/4的同源性只有70%。序列排比结果说明在淀粉酶基因的趋异进化过程中,基因突变和遗传重组都曾起过作用。     

α-淀粉酶在短短芽孢杆菌中的分泌表达

应用PCR技术从枯草杆菌168中分离出α－淀粉酶基因。将其引入分泌表达载体pBKE50后,用Tris-PEG法转入短短芽孢杆菌50中,发现α－淀粉酶以活性形式被分泌表达。酶测活分析表明α－淀粉酶活性约为出发菌枯草杆菌168的1.7倍。     

巨大芽孢杆菌α-淀粉酶基因核苷酸序列分析

巨大芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｕｓｍｅｇａｔｅｒｉｕｍ）ＡＳ１．１２７的淀粉酶基因的全碱基序列已被测定。结构基因由１９８２ｂｐ的单一开读框架组成。由ＤＮＡ序列推测出的前体酶蛋白由６５９个氨基酸组成,Ｎ端３３个氨基酸为信号肽。成熟酶分子由６２６个氨基酸组成,分子量为６８６７６ｋＤ。该淀粉酶属糖化型α淀粉酶。并与枯草杆菌（Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ）１６８产生的糖化型α淀粉酶之间有８３３％的同源性。分析发现两种菌产生的酶分子的Ｎ端３／４的同源性为９０４％,而Ｃ端１／４的同源性只有７０％。序列排比结果说明在淀粉酶基因的趋异进化过程中,基因突变和遗传重组都曾起过作用。     

通过同源介导α-淀粉酶基因扩增改良地衣芽孢杆菌α-淀粉酶生产菌株

地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶(BLA)是淀粉水解与生物加工过程中重要关键酶制剂之一.为了进一步提高地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶生产菌株的生产性能,本研究构建了一种含有地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶编码基因amyL的整合性重组质粒pBL-amyL.将重组质粒pBL-amyL转化入BLA工业生产菌株Bacillus licheniformis B0204,再在卡那霉素存在下介导其B.1icheniformis B0204染色体中的同源整合与高温α-淀粉酶编码基因amyL的扩增,由此获得了携带多个amyL拷贝的转化子.对转化子的amyL拷贝数及其BLA发酵水平分别用荧光实时定量PCR及摇瓶发酵试验进行评价与鉴定.与出发菌株B0204相比,含2～5倍amyL拷贝数的重组菌的BLA的合成水平显著提高.其中,重组菌REBL18生产BLA的水平提高了89.2%.     

耐酸耐热α-淀粉酶高产菌株选育的初步研究

目的：从长期高温堆放的富含淀粉质的土壤里筛选高产α-淀粉酶的菌株并对及产酶条件和酶学性质进行研究。方法：采用平板筛选法获得目的菌株,用观察形态和基因组16S基因序列分析相结合的方法进行鉴定,通过单因素和正交实验确定最适产酶条件,并提取粗酶液研究酶反应条件。结果：得到高产α-淀粉酶的菌株Bacillussp.I15,最适产酶条件为：初始pH6.0,40℃培养时间36h。该酶最适反应温度为70℃,且具强耐热性,100℃下相对酶活性仍保持在78%以上;热稳定性高,且无Ca^2＋依赖性,100℃温育1h,酶活仍能保持66%;最适反应pH为7.0,且具有广谱耐酸性,在pH3.0～7.0之间相对酶活性均能保持在到67%以上。结论：Bacillussp.I15可高产耐热耐酸α-淀粉酶,具有良好的应用前景。     

地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶异源表达研究

目的：以地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶基因（amyL）为报告基因,构建含不同启动子的枯草杆菌表达载体,转化枯草杆菌,并对重组菌的酶活进行分析,比较不同启动子对amyL基因在枯草杆菌中表达的影响。方法：以高温α-淀粉酶高产菌株B.licheniformis0204染色体DNA为模板,PCR扩增得到amyL并分别与PQ启动子和P43启动子进行连接构建表达载体pUB-PQ-amyL和pUB-P43-amyL,化学法转化枯草杆菌1A717,筛选得到重组转化子后对重组菌的表达产物进行SDS-PAGE和酶活检测。结果：重组菌摇瓶发酵105h后测定高温α-淀粉酶酶活,B.subtilis1A717（pUB-PQ-amyL）的最高酶活为280.1U/mL,B.subtilis1A717（pUB-P43-amyL）的最高酶活为190.5U/mL。结论：PQ启动子调控的高温α-淀粉酶最高表达水平是P43启动子调控的最高表达水平的1.47倍,说明PQ启动子能使amyL基因在枯草杆菌中更高效地表达。     

苏云金芽孢杆菌Bt-3701与巨大芽孢杆菌Bm-107种间原生质体融合

具有杀虫活性的苏云金芽孢杆菌(B. thuringensis subsp kurstaki)Bt-3701与具有解磷活性的巨大芽孢杆菌(B. megaterium var. phosphaticum)Bm-107原生质体进行了融合。Bt-3701原生质体形成率为99.4％,再生率为21.4％;Bm-107原生质体形成率为97.5％,再生率为23.8％。以PEG为助融剂进行原生质体融合,得到22个融合子,融合率达6.03×10^(-3)。融合子在双抗培养基(DR-CNB)上连续传代12次,得到4个稳定的融合于生物测定表明,融合子既具有一定的杀虫活性又具有一定的解磷活性。     

高温α-淀粉酶生产菌种选育的研究

以地衣芽孢杆菌B．198为出发株,经不同诱变剂反复诱变和自然选育,得到突变株A.404l,其产高温α-淀粉酶为出发株的100倍。在摇瓶培养条件下,酶活力达200u／ml．是一株无孢子并带有Rifr、Met-、Arg-标记的抗分解代谢阻遏突变株。初步纯化的A1041α-淀粉酶最适反应pH为5—7,晟适反应温度90—95℃,于90℃、60分钟处理不失活,表明突变株A．4041所产α-淀粉酶是高温淀粉酶,具有工业生产价值。     

地衣芽孢杆菌胞外耐高温α-淀粉酶的研究

地衣芽孢杆菌(Bacillus Licheniformis)突变株7902培养液离心后的上清液,于75℃至100℃作用．Α-淀粉酶活力基本上随温度提高呈直线上升。酶液在不加Ca2+和无任何保护剂条件下于90℃处理60分钟,95℃处理20分钟,酶活力均能保留90％以上。培养液经硫酸铵分段沉淀、Sephadex G-50疑胶过滤和制备垂直平板电泳纯化,经PAGE鉴定为一条带,纯酶比活提高49.3倍,淀粉酶法区带定位鉴定证明提纯样品是α-淀粉酶。SDS凝胶电泳测定分子量为68000。金属离子Ca242+、Li+、Mg2+等对酶有激活作用,而AI3+、Ag+、Cu2+、Mn2+和Fe2+等有一定的抑制作用。     

细菌科间原生质体融合的研究

本文将赖氨酸产生菌——北京棒杆菌1134株进行标记,同时将枯草芽孢杆菌BR151菌株进一步标记后,进行科间原生质体融合的探讨,揭示了科间原生质体融合的可能性。经适宜的条件培养和预处理,再在适宜的条件下,酶解制备亲本株的原生质体,用PEG(MW6000)为聚合剂,经低温短时间处理,将1134衍生株与151衍生株的原生质体进行融合;并在改良的DM_3平皿上加入适量的细胞壁碎片(作引物)与适量的人血清白蛋白制剂,使其再生,结果棒杆菌(在酶解后2.5h.)与枯草芽孢杆菌(酶解后20min)的制备率均已达到99.98％以上,再生率分别达21.3％与90.8％以上。经适温培养48h后,从融合平皿上随机挑出若干个菌落。点种于CM母平皿上,再分别影印于10套选择培养基平皿上,进行鉴定,其融合率达到了3.9×10~(-4)。从菌落形态和菌体形态上可大体分为近1134类型,近151类型和中间类型三种。经连续传代五代后,从融合子中筛选山了几株在摇床上以甜菜糖蜜为原料。产酸水平捉高近一倍的稳定高产融合子。其中Q4413株的产酸率平均达6.56％,10立升小罐发酵产酸率6.52％,糖酸转化率为40.25％,经进一步验证,该菌株的产酸能力和遗传性均是稳定的,为远缘工业微生物育种开辟了新的可行途径。     

地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶的组成及光谱学性质

a-Ⅲ是地衣芽孢杆菌变异株A．4041高温a-淀粉酶中的主要组分,每分子含10个钙原子,氨基酸分析表明：a-Ⅲ富含丝氨酸（17．9％）,天门冬氨酸和谷氨酸（包括酰胺）占20．7％,碱性氨基酸占7．7％。紫外光谱的最大和最小吸收分别在278nm和249nm,荧光光谱的最大激发波长和发射波长分别为282nm和340nm。远紫外CD谱显示222nm和219nm的双负峰及208nm和216nm处鼓起的两个负肩,溶液中a-螺旋构象占388％。     

短小芽孢杆菌289(pBX96)α-淀粉酶的性质

将巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)α-淀粉酶基因克篷到短小芽饱杆菌(Bacilluspumilus)中获得表达。将该工程菌发酵液的上清液,经硫酸铵分级盐析和DEAE-纤维素柱层析,得到纯化的α-淀粉酶。此酶的最适pH为6．0;在pH 5—8之间稳定;最适反应温度为55℃;金属离子Zn2+、Ab2+、Cu2+、Ag+对酶有明显的抑制作用;Ca2+、Na+,K+对酶略有激活作用：3 x 10-3mol／L对氯汞苯甲酸(PCMB)对酶有95％的抑制作用;其免疫性质与枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)所产生的α-淀粉酶相同。     

地衣芽抱杆菌A.4041耐高温α-淀粉酶的研究

地衣芽抱杆菌A.4041是一株产生耐高温α-淀粉酶的突变株。本文研究了A.4041发酵培养基的成份,发现用天然碳源原料产酶优于葡萄塘、乳糖和淀粉。葡萄糖对发酵产酶有一定程度的抑制作用。此外还发现A.4041所产生的耐高温α-淀粉酶的热稳定性与Ca²⁺浓度有关,高浓度氯化钠与淀粉能促进该酶的耐热性。