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。     

常压室温等离子体(ARTP)诱变及高通量筛选那西肽高产菌株

采用新型常压室温等离子体(ARTP)诱变活跃链霉菌(Streptomyces actuosu),并应用抑菌圈和48孔板培养方法高通量筛选高产那西肽菌株。研究表明抑菌圈径的大小与48孔板效价之间以及48孔板效价与摇瓶效价之间均有较好的相关性,系数R分别达到0.534和0.896。通过多轮ARTP诱变及高通量筛选最终获得了3株相对效价提高50%以上的遗传性能稳定的突变株。ARTP诱变技术作为获得那西肽高产菌株的有效途径,与传统摇瓶发酵筛选相比,48孔板及抑菌圈法能显著提高那西肽高产菌株的筛选效率。     

解淀粉芽孢杆菌诱变育种及其突变株在降低酱油中氨基甲酸乙酯的应用

【目的】通过诱变育种提高解淀粉芽孢杆菌JY06利用精氨酸的能力,并将其用于降低酱油中的氨基甲酸乙酯及前体,从而提高酿造酱油的安全性。【方法】采用等离子诱变和紫外诱变两种诱变育种方法对解淀粉芽孢杆菌JY06进行突变,应用高通量筛选手段获得具有高精氨酸利用能力的突变株,验证突变株降低酱油中氨基甲酸乙酯的能力。【结果】获得了12株精氨酸利用能力提高的突变株,与出发菌株JY06相比,突变株C12和E6可使酱油中瓜氨酸含量分别降低了15.6%和14.7%,EC的含量分别降低了19.3%和13.1%。【结论】通过等离子诱变和紫外诱变进一步提高了解淀粉芽孢杆菌JY06降低酱油中EC及其前体瓜氨酸的能力,具有控制或减少酱油中生物危害物的应用潜力。     

Nisin高产菌株的高通量筛选

【目的】乳酸链球菌素(nisin)是一种天然生物活性抗菌肽,对包括食品腐败菌和致病菌在内的许多革兰氏阳性菌具有强烈的抑制作用,而用作食品的防腐剂。本研究通过建立高通量筛选方法,实现高效快速省力的高产菌株筛选,为工业上筛选高产菌株提供研究方案。【方法】通过对Lactococcus lactis ATCC11454菌株进行紫外诱变,获得2511株突变株。利用Biomek FXP自动工作站建立96微孔板的高通量筛选方法,突变株经高通量挑选、菌种培养及菌液稀释后,加入到生长至对数中期的藤黄微球菌中,采用改进后的比浊法快速检测nisin生物活性。用此方法对突变株进行初筛、复筛后可得到nisin高产菌株,并通过摇瓶发酵评估高通量筛选方法。【结果】确定比浊法检测的条件为:nisin活性稀释在10–25 IU/m L范围内,与藤黄微球菌反应2 h后检测藤黄微球菌的菌体量(OD600)。2511株突变株经过2轮高通量筛选,最终获得约50株产量提升的菌株,对其中8株进行摇瓶精确测量,显示产量均有提高,并且其中一株产量提升了30%,成功建立了高通量筛选nisin高产菌株的方法。【结论】利用比浊检测法,在其基础上成功建立高通量筛选高产nisin菌的方法,经过初筛复筛,整个周期由1人耗时5 d即可完成2511株突变株的筛选工作。相较于传统的选育方法,高通量筛选具有快速、稳定、高效的特点,提高了筛选效率,缩短了选育周期,是工业上筛选高产nisin菌的有效手段。     

高产DHA破囊壶菌Aurantiochytrium sp. PKU#SW7诱变株的筛选

【目的】对野生菌株Aurantiochytrium sp.PKU#SW7诱变育种,筛选高产DHA突变株。【方法】采用UV诱变和化学药物胁迫筛选方式,以菌株的生物量、油脂产量、DHA产量作为筛选指标,获得高产DHA突变株。【结果】经鉴定获得一株DHA高产突变株PKU#PM003,该菌株传代4次后仍保持较好的遗传稳定性。摇瓶发酵后,PKU#PM003生物量产量高达6.62 g/L,比原始菌株5.95 g/L提高了11.26%,脂肪酸含量高达4.01 g/L,比原始菌株3.18 g/L提高了26.1%,DHA在脂肪酸中所占比例由29.97%增加到33.43%,产量提高了41.01%,油脂突变效果显著。【结论】突变株PKU#PM003可作为性状优良的工业化发酵生产菌种,并在DHA产量提升上仍具有巨大的空间。     

高产洛蒙真菌素洛蒙德链霉菌高通量筛选方法的建立与复合育种

[背景]洛蒙德链霉菌S015能生物合成具有广谱抗菌活性的吩嗪类化合物洛蒙真菌素。[目的]因S015菌株的洛蒙真菌素产量较低,将S015菌株经复合诱变育种和基因工程改造,提高洛蒙真菌素产量。[方法]建立洛蒙真菌素产生菌的高通量筛选方法,对出发菌株S0 15进行常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)技术和紫外复合诱变,筛选得到高产菌株;并在高产菌株上敲除洛蒙真菌素的前体分支酸竟争途径中的关键基因trpE1、trpE2,再过表达全局调控基因afsR。[结果]利用洛蒙真菌素在紫外波长375 nm处的特征吸收峰,以及洛蒙真菌素浓度和375 nm处吸光度值的正相关关系,建立了基于24孔深孔板发酵和酶标仪快速检测的高通量筛选方法。经过6轮ARTP和紫外复合诱变及高通量筛选,从4 320株突变株中筛选得到遗传稳定的高产菌株M6,其洛蒙真菌素的产量为61.33 mg/L,是S015菌株的7.35倍;M6菌株的分支途径基因trpE1、trpE2双敲株的洛蒙真菌素产量为81.89 mg/L,是S015菌株的9.82倍;在该基因工程菌株中过表达全局调控基因afsR,产量为109.53 mg/L,是S015菌株的13.13倍。[结论]建立的高通量筛选方法可以有效筛选高产洛蒙真菌素的突变株,并且操作简单快速。通过ARTP和紫外复合诱变,结合高产株M6的基因工程改造,能进一步提升洛蒙真菌素的产量。     

常压室温等离子体-紫外复合诱变选育β-法尼烯高产菌株

【背景】大肠杆菌(Escherichia coli)由于生长性能优良、遗传背景清楚、遗传操作手段成熟,是合成β-法尼烯的合适生产菌,但其合成β-法尼烯的产量目前仍不能满足工业化生产的需求。【目的】通过诱变筛选技术选育β-法尼烯高产突变株。【方法】采用常压室温等离子体(atmosphericand room temperature plasma,ARTP)诱变技术和紫外线照射对出发菌株大肠杆菌EC-16进行复合诱变,并以异戊烯焦磷酸耐受性为选择压力进行平板初筛,之后进行摇瓶复筛,最后进行发酵罐验证。通过连续多代培养筛选到的高产突变菌株,观察其遗传稳定性。【结果】经复合诱变选育筛选出一株β-法尼烯高产突变株E.coliHVK-9,其产量高达22.1g/L,相比出发菌株提高了168.74%。【结论】采用ARTP-紫外复合诱变,再结合异戊烯焦磷酸抗性筛选的集成方法,使得诱变菌株的正突变率大大提高,可以有效地提高诱变菌株的β-法尼烯产量。突变株HVK-9作为工业化发酵生产菌种具有较好的遗传稳定性,为β-法尼烯的工业化生产和应用奠定了良好的基础。     

常压室温等离子体诱变高通量筛选N-乙酰氨基葡萄糖高产突变株

采用新型常压室温等离子体(ARTP)诱变产N-乙酰氨基葡萄糖工程菌BSGN6,并应用显色法和96孔板培养方法筛选N-乙酰氨基葡萄糖高产突变株.研究表明显色反应时添加四硼酸钾溶液1 μL、PDABA 125 μL、反应时间5 min、反应温度96 ℃时,N-乙酰氨基葡萄糖检测的准确度最高.通过多轮ARTP诱变及高通量筛选最终获得突变株(4A12),3L罐发酵GlcNAc产量达到36.14 g/L,较出发菌株(BSGN6)提高了65.32％.经过50次传代后性状稳定.ARTP诱变技术作为获得产N-乙酰氨基葡萄糖高产菌株的有效途径,与分子生物学手段相比,本方法更加快捷高效.     

内切葡聚糖酶高产菌株的诱变选育

【目的】建立里氏木霉(Trichoderma reesei)高产突变菌株的快速筛选方法,选育出高产内切葡聚糖酶的突变株。【方法】对里氏木霉T306菌株的初筛培养基进行优化,建立快速筛选方法;通过紫外诱变手段选育内切葡聚糖酶高产突变菌株,并对突变菌株的产酶培养基进行优化。【结果】在初筛培养基中添加浓度为0.1%(W/V)的乳糖、蛋白胨及脱氧胆酸钠有利于菌株的筛选。诱变后筛选出菌落形态发生明显变化的内切葡聚糖酶高产突变株0516,其羧甲基纤维素酶活力(CMC酶)较出发菌株提高了38.9%。其产酶培养基经优化后,得到最适碳、氮源分别为:乳糖1.50%、硫酸铵0.14%、尿素0.05%、蛋白胨0.10%,优化后CMC酶活力达64.2 U/mL,较优化前提高了2.3倍。【结论】建立了里氏木霉高产突变菌株的快速筛选方法,通过紫外诱变育种获得了产内切葡聚糖酶能力高且遗传稳定的突变株0516。     

假单胞菌GP72 rpeB突变株的构建及其对吩嗪类抗生素合成的调控

[目的]绿针假单胞菌GP72是一株可生产吩嗪类抗生素吩嗪-1-羧酸(PCA)及2-羟基吩嗪(2-OH-PHZ)的生防假单胞菌.RpeA/RpeB双元调控系统是其双元调控系统中的一组,本文旨在研究这一系统中的应答调控子(RR)RpeB对于PCA及2-OH-PHZ的生物合成影响.[方法]通过生物信息学分析获得了rpeA/rpeB双元调控系统的序列,并从GP72中扩增出rpeB基因,通过同源重组技术构建卡那霉素抗性片段插入突变rpeB的突变菌株GP72BN.利用发酵实验、rpeB基因回补实验及荧光定量PCR实验,验证rpeB对于吩嗪类抗生素合成及相关基因表达的调控作用.[结果]在KMB培养基中,rpeB突变株的PCA产量下降为野生型的49.5％,2-OH-PHZ产量下降为野生型的67.3％.rpeB基因的回补可以在一定程度上回复PCA及2-OH-PHZ的产量.荧光定量PCR实验结果表明,rpeB突变株中群体感应系统基因phzI/phzR及吩嗪合成基因簇基因phzE转录水平均显著下调,而PCA转化为2-OH-PHZ的修饰基因phzO转录水平变化不显著.[结论]RpeB正调控PCA与2-OH-PHZ合成途径的表达.RpeB很可能是通过调控群体感应基因phzI/phzR和phz基因簇的表达,从而影响PCA的合成,并间接调控其衍生物2-OH-PHZ的合成.     

常压室温等离子体诱变选育L-精氨酸生产菌及发酵条件优化

【目的】通过常压室温等离子体诱变技术选育L-精氨酸高产菌株,利用响应面设计探索突变菌株生产L-精氨酸的最佳发酵条件。【方法】采用常压室温等离子体生物诱变系统对实验室保藏的Corynebacterium glutamicum GUI089进行系列诱变,选育L-高精氨酸和8-氮鸟嘌呤抗性菌株。在单因子实验的基础上,应用Plackett-Burman设计从7个因素中筛选出对L-精氨酸合成具有显著效应的(NH4)2SO4、葡萄糖和尿素3个因素。基于上述结果,进一步采用响应面设计优化出主要影响因素的最佳参数水平。【结果】经过一系列的诱变和筛选,选育出一株L-高精氨酸(15 g/L)和8-氮鸟嘌呤(0.7 g/L)抗性菌株,并将此菌株命名为C.glutamicum ARG 3-16。此菌株的L-精氨酸产量比出发菌株提高了49.79%,且发酵液中杂酸的浓度明显降低,特别是L-脯氨酸、L-谷氨酸和L-缬氨酸。在经响应面优化后的最佳发酵条件下,L-精氨酸的产量达到39.72±0.75 g/L,比优化前提高了10.49%。【结论】通过常压室温等离子体诱变技术成功选育出一株L-精氨酸高产菌株,利用响应面法有效地优化了发酵条件,实验结果表明突变株ARG 3-16具有潜在的生产应用价值。     

Enhanced production of 2-hydroxyphenazine in <Emphasis Type="Italic">Pseudomonas chlororaphis</Emphasis> GP72

Pseudomonas chlororaphis GP72 is a root-colonizing biocontrol strain isolated from the green pepper rhizosphere that synthesizes two phenazine derivatives: phenazine-1-carboxylic acid (PCA) and 2-hydroxyphenazine (2-OH-PHZ). The 2-OH-PHZ derivative shows somewhat stronger broad-spectrum antifungal activity than PCA, but its conversion mechanism has not yet been clearly revealed. The aim of this study was to clone and analyze the phenazine biosynthesis gene cluster in this newly found strain and to improve the production of 2-OH-PHZ by gene disruption and precursor addition. The conserved phenazine biosynthesis core operon in GP72 was cloned by PCR, and the unknown sequences located upstream and downstream of the core operon were detected by random PCR gene walking. This led to a complete isolation of the phenazine biosynthesis gene cluster phzIRABCDEFG and phzO in GP72. Gene rpeA and phzO were insertionally mutated to construct GP72AN and GP72ON, respectively, and GP72ANON collectively. The inactivation of rpeA resulted in a fivefold increase in the production of PCA, as well as 2-OH-PHZ. The addition of exogenous precursor PCA to the broth culture, to determine the conversion efficiency of PCA to 2-OH-PHZ under current culture conditions, revealed that PCA had a positive feedback effect on its own accumulation, leading to enhanced synthesis of both PCA and 2-OH-PHZ. The production of 2-OH-PHZ by GP72AN increased to about 170 μg ml⁻¹, compared with just 5 μg ml⁻¹ for the wild type. The hypothesis of biosynthetic pathway for 2-OH-PHZ from PCA was confirmed by identification of 2-hydroxyphenazine-1-carboxylic acid as an intermediate in the culture medium of the high-phenazine producing GP72AN mutant.     

灰树花菌株的复壮及常压室温等离子体诱变

【背景】实验室所用灰树花菌株系长期继代培养,易出现菌株退化。【目的】通过菌株复壮的方法实现菌株的生物学活性及性状的恢复,并借助高效诱变仪对菌株实施诱变,以期得到活性更高、遗传稳定的诱变株。【方法】分别以PDA加富培养基和PDA-板栗壳培养基为培养基质,采用尖端菌丝分离法进行菌株复壮,得到回复菌株原有的生物学活性及性状的复壮株P-2,为了进一步提高菌株的高产性能,利用常压室温等离子体(atmosphericroomtemperatureplasma,ARTP)诱变技术作用于复壮株P-2菌丝体,最终筛选到一株性能优良、遗传稳定性高的诱变株b-35。【结果】复壮后的菌株P-2菌丝干重和多糖含量分别达到1.18%和19.01%,较出发株分别提高35.17%和35.11%,通过发酵罐验证菌株的发酵周期由48h缩短至32h,菌株发酵活性及效率明显提高。诱变株b-35菌丝干重和多糖含量分别达到1.56%和25.07%,较复壮株P-2分别提高了40.15%和39.33%。【结论】ARTP诱变方法易操作、无污染且诱变效率高,是获得灰树花高产菌株的重要方式。     

常压室温等离子体诱变扭脱甲基杆菌AM1高产吡咯喹啉醌

吡咯喹啉醌(Pyrroloquinoline quinone,PQQ)作为一种新型的氧化还原酶辅酶,在医药和食品等领域有广阔的应用前景。为改善扭脱甲基杆菌Methylobacterium extorquens AM1 PQQ生产性能,采用常压室温等离子体(Atmospheric and room temperature plasma,ARTP)进行诱变,结合高通量快速筛选方法,得到以PQQ产量为指标的正向突变株。ARTP诱变的菌株正突变率为31.6%,筛选得到的较优正突变株M.extorquens AM1(E-F3),PQQ产量达到54.0 mg/L,是出发菌株的近3倍。系统的高通量方法筛选ARTP诱变菌为后续进一步提高M.extorquens AM1菌株PQQ的产量奠定了基础,亦为改善菌株生产性能提供了新思路。     

一株分离自绿化废弃物堆肥枯草芽孢杆菌的常压室温等离子诱变及其发酵条件

【背景】为了提高堆肥降解有机废弃物的效率,高效堆肥菌剂成为了研究热点,其中以真菌应用的研究为多,但真菌也有对氧气和底物敏感等缺点,细菌对堆肥的作用开始被研究。本实验室以羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为底物,从绿化废弃物堆肥中筛选得到枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis,B.subtilis) BL03,它具有较好的纤维素分解能力,能提高绿化废弃物堆肥中纤维素降解和腐殖质合成的速度。【目的】进一步提高B.subtilisBL03的纤维素酶生产能力。【方法】利用常压室温等离子(Atmospheric and room temperature plasma,ARTP)诱变BL03菌,通过CMC-刚果红固体培养基观察水解透明圈,以及液体发酵后检测酶活力的方法进行3轮筛选;通过连续多代培养观察突变株的遗传稳定性;通过梯度温度、p H培养研究突变株发酵的最适生长温度、培养基初始pH;利用正交设计方法研究适合突变株发酵培养的工业级原料配方。【结果】筛选到2株正突变株,酶活力分别提高了69%和72%;连续10代培养稳定,验证了突变株的遗传稳定性;其中酶活力最高的突变株BLA3890最适培养温度为37°C、培养基初始pH为5.0-6.5,研究得到较经济的发酵培养基配方。【结论】ARTP诱变B. subtilis BL03后得到的突变株BLA1973和BLA3890在绿化废弃物堆肥或其他纤维素降解行业具有进一步研究和应用的价值。     

Identification of the virus-specific proteins of respiratory syncytial virus temperature-sensitive mutants by immunoprecipitation

The proteins of Long strain RSV and three temperature-sensitive (ts) mutants of the A2 strain were compared by pulse labeling virus-infected cells with [35S]methionine and [3H]glucosamine followed by analysis of the cell lysates by polyacrylamide gel electrophoresis. At the permissive temperature (30 degrees) proteins ranging in molecular weight from 24,000 to 50,000 (VP24, VP27, VP33, VP44) could be identified. Immunoprecipitation of viral lysates by immune rabbit serum demonstrated antigenic similarity with VP27, VP44, VP50, and VP67 in all ts mutants and Long strain RSV. [3H]Glucosamine labeling demonstrated glycoproteins of 90,000 (GP90) and 50,000 (GP50) in Long strain and GP90 in the ts mutants.     

Phenazine-1-carboxylic acid biosynthesis in <Emphasis Type="Italic">Pseudomonas Chlororaphis</Emphasis> GP72 is positively regulated by the sigma factor RpoN

The production of phenazine-1-carboxylic acid (PCA) and 2-hydroxyphenazine (2-OH-PHZ) makes Pseudomonas chlororaphis GP72 an effective biocontrol agent. In order to understand how production of PCA is regulated by RpoN, an insertional mutation in rpoN has been made in P. chlororaphis GP72. Production of PCA in the rpoN mutant strain GP72N decreased both in King’s B medium and in Pigment Producing Medium. Moreover, the expression of the translational fusion phzA′–′lacZ was reduced about 2-fold in GP72N compared to wild type strain, whatever the growth medium is. Complementation of rpoN gene in mutant GP72N restored its motility and its PCA biosynthesis ability. However, overexpression of RpoN had no major effects on the expression of the RpoN-dependent phenotypes described in this study for P. chlororaphis GP72. These results suggest that RpoN is involved as a positive regulator in the regulation of PCA biosynthesis in P. chlororaphis GP72.