环境放线菌中的达托霉素抗性机制

[目的]研究环境放线菌中的达托霉素抗性机制,为临床耐药机制的出现提供预警.[方法]通过测定土壤放线菌(49株)和药用植物内生放线菌(10株)的达托霉素耐受谱,筛选达托霉素抗性菌株;通过达托霉素灭活实验,确定抗性菌株的灭活能力;通过形态观察和16S rRNA序列分析分类鉴定达托霉素降解菌.通过PCR扩增检测达托霉素去酰基化酶基因在降解菌株中的分布情况.[结果]本研究中所有的环境放线菌均耐受达托霉素.在土壤放线菌中和药物植物内生放线菌中,分别有24株(49.0％)和4株(40％)能够灭活达托霉素,25 (51.0％)株和6株(60％)通过其他机制耐受达托霉素.序列测定表明,链霉菌属(Streptomyces)、小单孢菌属(Mcromonospora)和诺卡氏菌属(Nocardia)的部分菌株有灭活达托霉素的能力.PCR扩增表明,5株(17.9％)放线菌含有编码达托霉素去酰基酶的基因.[结论]环境放线菌具有超高的达托霉素抗性频率,灭活达托霉素是主要抗性机制之一.     

透明颤菌血红蛋白基因在淀粉酶产色链霉菌中的表达及对合成丰加霉素的影响

[目的]丰加霉素(Toyocamycin)是核苷类抗生素家族的重要成员,其在农业植物病害防治领域具有巨大的应用价值.为改善丰加霉素生产菌淀粉酶产色链霉菌(Streptomyces diastatochromogenes 1628)发酵过程溶氧限制,旨在实现vgb在S.diastatochromogenes 1628中的表达以促进丰加霉素的生物合成.[方法]首先以gfp为报告基因检测红霉素抗性基因启动子Perm*在S.diastatochromogenes 1628中的转录活性,再利用PermE*实现vgb的异源表达.[结果]在荧光显微镜下,重组菌1628-GFP菌丝可发出稳定明亮的绿色荧光,表明启动子PermE*在菌株1628中可有效启动外源基因的表达;通过一氧化碳结合差光谱分析显示VHb具有生物学活性;摇瓶实验表明:与原始菌株相比,重组菌可促进丰加霉素产量的提高,在中度和高度限氧条件下促进效果尤为明显,提高幅度分别为48.9％和104.5％. PCR和发酵效价检测显示重组菌具有良好的遗传稳定性.[结论]成功实现了vgb在S.diastatochromogenes 1628中的表达,有效提高了其丰加霉素的合成水平,为丰加霉素的工业化生产提供了基础条件.     

链霉菌FIM-0916产安福霉素的发酵条件优化

本文采用单因素和正交试验设计,对链霉菌 Streptomyces canus sp. FIM-0916产安福霉素的发酵培养基配方及发酵条件进行了优化。优化后的最佳培养基配方为：蔗糖1.5%,黄豆粉1.0%,组氨酸0.1%,KNO3 0.1%, CaCO3 0.1%。最佳发酵条件为：种子菌龄54 h,装液量120 mL/500 mL,接种量2%,发酵温度28℃,摇床转速250 r/min;最佳发酵时间为5 d。在该优化条件下,安福霉素的发酵效价比对照提高248%,为安福霉素的后续开发奠定了基础。     

达托霉素生物合成研究进展

达托霉素是由玫瑰孢链霉菌(Streptomyces roseosporus)生产的一种环脂肽类抗生素, 具有强大的抗革兰氏阳性致病细菌的作用, 是继“抗生素最后一道防线”万古霉素后的新型抗生素。本文主要对达托霉素的结构、作用机制、合成基因簇及合成机制等当前的研究成果进行综述, 并且总结了利用组合生物学对达托霉素进行结构改造的策略, 以此来研究结构与活性之间的关系, 并寻找更广谱高效的抗生素。最后, 本文总结了提高达托霉素产量的策略, 为工业上降低达托霉素生产成本提供理论参考。     

吸水链霉菌HS023 milF基因敲除构建产5-酮米尔贝霉素基因工程菌

【目的】通过敲除吸水链霉菌HS023的mil F基因,构建产5-酮米尔贝霉素的基因工程菌。【方法】构建mil F基因敲除质粒p MSST-Δmil F,转入米尔贝霉素产生菌——吸水链霉菌HS023,获得mil F基因敲除的双交换突变株F2-18。【结果】发酵结果表明:mil F基因敲除突变株F2-18不再产生米尔贝霉素,仅产生中间产物5-酮米尔贝霉素,且发酵单位较出发菌株略有提升。【结论】通过敲除mil F基因,发酵可生产5-酮米尔贝霉素,并直接用于驱虫药米尔贝肟和乐平霉素的化学合成,可大大简化从米尔贝霉素到米尔贝肟和乐平霉素的合成步骤。     

天蓝淡红链霉菌SIPI-1482中酮还原酶基因dnrU的阻断突变研究

目的：研究柔红霉素产生菌天蓝淡红链霉菌SIPI-1482中酮还原酶基因dnrU阻断后的产物（13s）-13-二氢柔红霉素及其他发酵产物的变化。方法：利用同源重组的原理,以大肠杆菌质粒pUC18为基础构建了dnrU基因交换质粒,通过在SIPI-1482染色体上的dnrU基因中插入安普霉素抗性基因来筛选dnrU的阻断突变株。结果和结论：PCR验证表明成功地阻断了dnrU基因。dnrU基因敲除后,重组菌发酵产物中（13s）-13-二氢柔红霉素消失,而其他发酵中间产物也有一定变化。     

透明颤菌血红蛋白在肉桂地链霉菌中的表达对基因细胞生长及抗生素合成的影响

肉桂地链霉菌（S.cinnamonensis)是莫能菌素（Monensin)的产生菌,大肠杆菌－链霉菌穿梭表达载体pHZ1252中的透明颤菌血红蛋白基因（vhb)位于硫链丝菌素诱导启动子ＰtipA之下,它在肉桂地链霉菌中的结构不稳定,,发生了重组缺失,缺失的片段包括大肠杆菌质粒部分vhb基因。但来自阿维链霉菌(S.avermitilis)中缺失了大肠杆菌质粒部分却保留了完整的vhb基因及tipA启动子的pHZ1252,可在肉桂地链霉菌中稳定复制,不再发生缺失,经硫链丝菌素诱导表达出了有生物活性的ＶＨb蛋白,摇瓶发酵实验证明,ＶＨb蛋白在氧限条件下可明显促进肉桂地链霉菌的菌体生长和抗生素合成。     

产诺加霉素链霉菌中失活snogA基因的研究

诺加霉素是重要的蒽环类抗肿瘤抗生素,由黑胡桃链霉菌ATCC27451发酵产生。本研究从诺加霉素产生茵中克隆得到560bp的氨基甲基化酶（snogA）编码基因片段,并将其插入基因整合型质粒pKCll39的多克隆位点,构建得到基因中断质粒pLMX-3-58。通过接合转移和同源重组,构建得到氨基甲基化酶编码基因被中断的重组菌株删-3-59。基因重组突变株基因型验证结果表明,中断质粒以正确方式整合入基因组,将氨基甲基化酶编码基因中断。发酵验证结果表明,重组茵株发酵产物中不含有诺加霉素。本研究表明snogA基因在诺加霉素生物合成途径中是必需的。这为进一步阐明诺加霉素生物合成途径和组合生物合成改造诺加霉素提供了参考。     

链霉菌A01-chit33CT产纳他霉素和几丁质酶协同表达发酵条件优化

生物农药由于具有良好的生态效应和安全性,因此比化学农药更受到人们的青睐,生物农药的发展契合低碳、循环、清洁绿色经济发展理念。因此,寻求利于食品安全和环境保护,同时高效控制植物病害的新型生物农药成为时下及未来研究的热点。链霉菌以产生纳他霉素等抗生素起到生防作用。链霉菌株A01-chit33CT既可以产生纳他霉素又可以高表达几丁质酶活,生防效果大大增加。为确定链霉菌A01-chit33CT产纳他霉素和几丁质酶协同表达的发酵条件,初步探索了碳氮源和发酵条件对菌株产生纳他霉素和几丁质酶的影响。结果表明,葡萄糖促进纳他霉素的产生而抑制几丁质酶的表达,因此分两阶段添加葡萄糖和几丁质粉来达到二者协同表达。研究确定最佳发酵培养基为:葡萄糖40 g/L,几丁质粉10 g/L(发酵4 d添加),黄豆粉30 g/L,大豆蛋白胨10 g/L,CaCO35 g/L,MgSO4.7H2O 0.5 g/L,K2HPO40.5 g/L。最优发酵条件为:初始pH 6.0,温度28℃,转速180 r/min。在此条件下,链霉菌A01-chit33CT产纳他霉素达1.52 g/L,同时几丁质酶活达990 U/ml,二者比优化前的水平分别提高了1.95倍和2.27倍。     

卡那霉素链霉菌亚硝基胍诱变育种

亚硝基肌(NTG）是一种高效的诱变剂,对 细菌^[1,3,4]、酵母菌^[5]、、黑曲霉^[2]、、天蓝色链霉菌^[6]、 等的诱变效果显著。为了提高卡那霉素生产菌 种的发酵单位,我们研究了在pH6的条件下,不 同缓冲液、NTG不同浓度和不同处理时间对卡 那霉素链霉菌的杀菌率和效价变异频率的影 响,找到了最适诱变条件,先后筛选到两株高产 突变株K-102和K-41,并已用于生产。     

利用响应面法优化α-糖苷酶抑制剂发酵培养基

【目的】采用响应面法对戈壁三素链霉菌PW409发酵合成α-糖苷酶抑制剂的培养基进行优化。【方法】采用Plackett-Burman法筛选影响α-糖苷酶抑制剂产生的关键因素,用最陡爬坡试验逼近关键因素的最大响应区域,采用Box-Behnken设计以及响应面分析法,得到各因素的最佳浓度,通过液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)对发酵液中α-糖苷酶抑制剂进行定量分析。【结果】发酵培养基中可溶性淀粉、KNO3和K2HPO4的浓度对α-糖苷酶抑制剂的产量影响较大。优化后的培养基组成为:可溶性淀粉9.01 g/L,KNO3 11.0 g/L,K2HPO4 0.32 g/L,MgSO4.7H2O 0.50 g/L,FeSO4.7H2O 0.01 g/L,pH 7.5。【结论】在此优化条件下,链霉菌PW409发酵液对麦芽糖苷酶的半数抑制浓度IC50为22 mg/L,抑制活性较优化前提高了近10倍。发酵液中的1-脱氧野尻霉素含量可达7.84 mg/L,较优化前提高了668倍,米格列醇的含量可达0.94 mg/L,较优化前提高了10倍。     

阿维菌素生产菌的常压室温等离子体诱变育种及培养基优化

【目的】通过诱变筛选技术选育阿维菌素高产突变株,对其发酵培养基进行响应面优化,提高阿维菌素产量。【方法】采用常压室温等离子体(ARTP)诱变技术,结合链霉抗性和卡那霉素抗性筛选法及96深孔板高通量筛选法,筛选阿维菌素高产株。在单因素实验的基础上,应用响应面分析法对其发酵培养基进行优化,最后确定最佳培养基配方。【结果】获得一株遗传性状稳定的阿维菌素高产株K-1A6,其阿维菌素产量达到4.22 g/L,比出发菌株9-39提高了23.4%,在最佳培养基中阿维菌素产量达到5.36 g/L,较优化前提高了27.01%。【结论】通过对阿维链霉菌9-39菌株进行ARTP诱变筛选及发酵培养基优化研究能显著提高阿维菌素的产量。     

重组谷氨酸棒杆菌发酵L-苯丙氨酸培养基的优化

【目的】提高重组谷氨酸棒杆菌发酵L-苯丙氨酸(L-phenylalanine,L-Phe)的产量。【方法】使用正交试验设计以及响应面优化法分别对种子培养基及发酵培养基进行优化,确定了重组谷氨酸棒杆菌发酵L-Phe的最佳种子培养基及最佳发酵培养基。【结果】重组谷氨酸棒杆菌发酵L-Phe最佳种子培养基(g/L):葡萄糖25.0,玉米浆25.0,硫酸铵15.0,硫酸镁1.0,磷酸二氢钾2.0,尿素2.0,p H 6.8-7.0;最佳发酵培养基(g/L):葡萄糖110.0,玉米浆7.0,硫酸铵25.0,硫酸镁1.0,磷酸二氢钾1.0,柠檬酸钠2.0,谷氨酸1.0,碳酸钙25.0,p H 6.8-7.0;在最佳培养基条件下L-Phe产量最高达到9.14 g/L,较优化前的7.46 g/L提高了22.5%。【结论】通过正交试验和响应面分析对重组谷氨酸棒杆菌发酵L-Phe培养基进行优化,明显提高了L-Phe的产量,并确定了葡萄糖、玉米浆和硫酸铵为发酵培养基中影响L-Phe产量的3个关键因子。研究结果为L-Phe的发酵放大提供了依据。     

南极交替单胞菌R11-5产卡拉胶酶的发酵条件优化

【背景】极地寒冷环境中发现了大量具有潜在应用前景的冷适应酶,同时也存在种类繁多的海藻多糖降解菌,因此极端环境微生物是筛选获得新颖、高效多糖降解酶的重要新源泉。由于筛选培养基通常并非野生菌发酵产酶的最优条件,为了使野生菌的产酶效率达到最高,需要对其培养条件进行优化,从而为其深入研究及开发利用提供依据。【目的】对一株产卡拉胶酶的南极菌株进行种属鉴定,并采用响应面法对该菌的发酵产酶条件进行优化。【方法】通过16SrRNA基因对产卡拉胶酶的南极菌株进行种属鉴定,采用响应面法优化南极菌株产酶发酵条件。【结果】该南极菌属于交替单胞菌属(Alteromonas),命名为交替单胞菌R11-5。发酵条件优化结果显示,7个环境因子影响交替单胞菌R11-5的产酶量。利用Design-Expert软件中的Plackett-Burman设计实验,筛选出影响交替单胞菌R11-5产酶量的4个主要因素分别为培养温度、牛肉膏浓度、卡拉胶浓度和Ca~(2+)浓度。通过Box-Behnken设计和响应面分析得到交替单胞菌R11-5最佳产酶发酵条件为:温度15.0°C,牛肉膏浓度11.0 g/L,卡拉胶浓度3.0 g/L,Ca~(2+)浓度5.0 mmol/L。优化后发酵上清液酶产量达到87.193 U/mL,与优化前相比提高了1.8倍。【结论】响应面法提高了南极交替单胞菌R11-5卡拉胶酶的产量,为其开发应用提供了科学依据。     

海洋来源链霉菌MY0504产纤溶酶的发酵条件优化

【目的】以发酵液纤溶酶活力为指标,优化海洋来源的链霉菌菌株MY0504的发酵条件。【方法】在菌株生长曲线及单因素试验基础上,采用Plackett-Burman设计筛选影响纤溶酶活性的主要因素,进一步用最陡爬坡试验及Box-Behnken中心组合设计法优化发酵条件。【结果】纤溶酶活性最高的发酵条件为:葡萄糖21.68 g/L,酵母粉25.31 g/L,NaCl5.0 g/L,K_2HPO_4·3H_2O3.0 g/L,MgSO_4·7H_2O 0.5 g/L,FeSO_4·7H_2O 0.02 g/L,装液量50 mL(250 mL摇瓶),接种量10%(体积比),初始pH 7.5,温度24°C,转速200 r/min,培养时间4.5 d。发酵液纤溶酶活性可达2 190.6 U/mL。【结论】确定了MY0504菌株产纤溶酶的最优发酵条件,为该酶的进一步分离纯化及性质研究奠定基础。     

解淀粉芽胞杆菌PC2产抑菌物质培养基及发酵条件优化

【目的】优化解淀粉芽胞杆菌PC2产抑菌活性物质发酵培养基及发酵条件。【方法】以马铃薯葡萄糖液体培养基为基础,依据发酵液对金黄色葡萄球菌抑菌圈的单因素试验结果,采用Box-Behnken响应面法优化发酵培养基,二次通用旋转组合设计,频率分析法优化发酵条件。【结果】影响发酵液抑菌活性的培养基主要组分为马铃薯、蔗糖和L-谷氨酸钠,最优发酵培养基配方为:马铃薯188.0 g/L,蔗糖22.0 g/L,L-谷氨酸钠1.80 g/L,培养基成本为0.81元/L;最佳发酵条件为:接种量6%、发酵温度30°C、装液量40 mL/250 mL、摇床转速185 r/min、发酵时间24 h、初始pH 7.0。优化后发酵液对金黄色葡萄球菌抑菌圈直径为30.82 mm,较优化前的18.22 mm增加了12.60 mm。【结论】优化后的培养基和发酵条件提高了解淀粉芽胞杆菌PC2发酵液的抑菌活性,为该菌株的工业化生产应用提供了依据。     

植物乳杆菌CLP0279发酵生产低温SOD培养基的优化

【目的】提高植物乳杆菌CLP0279发酵生产低温超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)的能力。【方法】在单因素实验基础上,采用Plackett-Burman (PB)设计、Box-Behnken (BB)设计和响应面分析法(RSM),对发酵培养基进行优化。【结果】植物乳杆菌CLP0279产低温SOD最佳发酵培养基(g/L)：玉米粉25.000,磷酸二氢钾2.600,磷酸氢二钾1.830,硫酸铜0.011,硫酸锌0.014。在最佳培养基条件下产酶活力达到194.82 U/ml,是优化前的1.36倍。【结论】通过响应面分析,对植物乳杆菌CLP0279发酵生产低温SOD的培养基进行优化,明显提高了产酶能力。确定了磷酸氢二钾、硫酸铜和硫酸铵为发酵培养基中影响酶活的3个关键因子。研究结果为SOD的发酵放大提供了依据。     

丝状真菌Glarea lozoyensis SIIA-F1108产纽莫康定B0发酵条件的研究

【目的】采用响应面法优化丝状真菌Glarea lozoyensis SIIA-F1108发酵生产纽莫康定B_0培养基,提高发酵产量;通过氮源优化,降低发酵液菌体浓度,改善发酵过程的溶氧水平。【方法】采用Plackett-Burman设计和响应面法进行培养基优化,筛选出对纽莫康定B_0产量具有显著影响的因素;通过最陡爬坡实验及Box-Behnken设计,并利用Design-Expert软件对实验数据进行回归分析,得到优化的发酵培养基配方;通过对优化培养基中氮源组分进行全因子实验,最终得到高产量和低菌体浓度发酵培养基。【结果】实验数据表明:甘露醇、脯氨酸和葡萄糖对纽莫康定B_0产量影响最大;最佳浓度分别为甘露醇167.3 g/L、脯氨酸26.1 g/L、葡萄糖28.5 g/L。采用优化后的培养基进行摇瓶发酵,纽莫康定B_0产量达到了1 840 mg/L,较优化前提高了42%,与预测结果一致。用硫酸铵部分替换棉籽饼粉后,发酵液菌体浓度降低,在100 L发酵罐上对优化后的结果做了进一步的验证,纽莫康定B_0产量达到1 980 mg/L。【结论】模型预测值与实验值有较高吻合度,具备较高可信度和显著性,发酵产量提高了42%,响应面实验设计和分析方法能够有效地用于丝状真菌Glarea lozoyensis SIIA-F1108产纽莫康定B_0发酵培养基进行优化。通过调整培养基中的氮源组成,降低了发酵液菌体浓度,改善了发酵过程的溶氧水平。     

出芽短梗霉产聚苹果酸发酵条件的优化

【背景】出芽短梗霉可发酵葡萄糖生成聚苹果酸,但存在转化率和转化效率低等瓶颈,阻碍其实现商业化生产。【目的】通过优化发酵培养条件,提高出芽短梗霉的聚苹果酸产量、糖酸转化率和生产强度。【方法】采用单因素试验优化适宜出芽短梗霉BK-10菌株产生聚苹果酸的培养条件,通过Plackett-Burman法对培养基组分筛选显著性影响因素,并对其培养基中无机盐进行正交试验优化,最后进行5 L发酵罐验证。【结果】最优培养基配方和培养条件:100 g/L葡萄糖,1.5 g/L尿素,0.20 g/L KH_2PO_4,0.20 g/L ZnSO_4,0.05 g/L MgSO_4,0.75 g/L KCl,30 g/L CaCO_3,0.01%吐温-80,发酵温度26°C,250 mL摇瓶装液量50 mL。【结论】通过优化,聚苹果酸的糖酸转化率达到0.71 g/g,生产强度达到0.89 g/(L·h),较优化前分别提高了18.33%和71.15%,为发酵葡萄糖合成聚苹果酸进而生产L-苹果酸工艺的工业化生产奠定经济性基础。     

Precursor-directed biosynthesis of novel triketide lactones

Precursor-directed biosynthesis was used to produce different triketide lactones (R-TKLs) in a fermentation process. Plasmids expressing engineered versions of the first subunit of 6-deoxyerythronolide B synthase (DEBS1) fused to the terminal DEBS thioesterase (TE) were introduced into three different Streptomyces strains. The DEBS1 protein fused to TE had either an inactivated ketosynthase domain (KS1 degrees ) or a partial DEBS1 lacking module 1 but containing module 2 (M2+TE). Different synthetic precursors were examined for their effect on R-TKL production. An overproducing strain of S. coelicolor expressing the M2+TE protein was found to be best for production of R-TKLs. Racemic precursors were as effective as enantiomerically pure precursors in the fermentation process. The R group on the precursor significantly affected titer (propyl > chloromethyl > vinyl). The R-TKLs were unstable in fermentation broth at pH 6-8. A two-phase fermentation with a pH shift was implemented to stabilize the products. The fermentation pH initially was controlled at optimal values for cell growth (pH 6.5) and then shifted to 5.5 during production. This doubled peak titers and stabilized the product. Finally, the concentration of synthetic precursor in the fermentation was optimized to improve production. A maximum titer of 500 mg/L 5-chloromethyl-TKL was obtained using 3.5 g/L precursor.