解脂耶罗维亚酵母工程菌合成超长链脂肪酸及温度的影响

[背景]解脂耶罗维亚酵母属于产油微生物,大量研究表明该酵母能够高产长链脂肪酸和油脂,但是应用该酵母合成超长链脂肪酸仍待研究。[目的]工程化解脂耶罗维亚酵母合成高值超长链脂肪酸,并研究温度对脂肪酸合成的影响。[方法]合成密码子优化的拟南芥(Arabidopsis thaliana)延长酶基因AtFAE1、非洲芥菜(Brassica tournefortii)延长酶基因BtFAE1和碎米芥属植物Cardamine graeca的延长酶基因CgKCS,分别构建质粒pYLEX1-AtFAE1、pYLEX1-BtFAE1、pYLEX1-CgKCS和pYLEX1-AtFAE1-BtFAE1-CgKCS。以解脂耶罗维亚酵母菌株Po1g为宿主,通过化学法分别转化上述4个质粒,获得工程菌Po1g-AtFAE1、Po1g-BtFAE1、Po1g-CgKCS和Po1g-AtFAE1-BtFAE1-CgKCS,比较评价超长链脂肪酸的合成。在此基础上,过表达内源二酯酰甘油酰基转移酶基因DGAT1(diacylglycerol acyltransferase)提高产油量,并研究温度对生物量、产油、脂肪酸组成的影响。[结果]在解脂耶罗维亚酵母中3个延长酶的延长能力明显不同,AtFAE1主要催化C20:1脂肪酸的合成,BtFAE1更有利于芥酸(C22:1)的合成,而CgKCS能够催化合成神经酸(C24:1),但是三者共表达并未提高神经酸产量。在表达CgKCS基因的菌株中过表达DGAT1基因,细胞油脂含量提高50%。温度实验表明,低温有利于解脂耶罗维亚酵母合成不饱和脂肪酸,反之,高温利于其合成饱和脂肪酸。[结论]脂肪酸延长酶基因CgKCS可直接催化C18:1脂肪酸合成C24:1的超长链脂肪酸,并且通过优化培养温度可提高不饱和脂肪酸的合成。本研究为构建超长链脂肪酸细胞工厂以及发酵优化提供理论和技术参考。     

枯草芽孢杆菌氧化还原感应全局调控因子Rex对乙偶姻合成的影响

【背景】枯草芽孢杆菌体内含有一种可响应胞内氧化还原水平的因子,称之为氧化还原感应全局调控因子Rex (由基因ydiH编码)。Rex可通过感知辅酶NADH/NAD+水平的变化来调节胞内氧化还原平衡。【目的】研究Rex对枯草芽孢杆菌乙偶姻合成和辅因子代谢的相关性。【方法】利用比较转录组挖掘乙偶姻和2,3-丁二醇可逆转化过程中显著差异的基因,并通过Cre/lox基因敲除技术敲除ydiH、acuA (乙酰AcsA)和acoC (二氢脂酰胺乙酰转移酶)。随后,利用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)技术分析敲除菌株中乙偶姻相关基因的转录水平。【结果】通过发酵实验发现,敲除ydiH会在一定程度上抑制菌体的生长速率,但发酵前期乙偶姻单位细胞产量和底物转化率都得到了显著提高;敲除acuA和acoC后,对乙偶姻合成、菌体生长和糖耗速率均影响不大;敲除ydiH后,与乙偶姻合成相关基因alsR (alsSD的正转录调控因子)、alsS (α-乙酰乳酸合成酶)、alsD (α-乙酰乳酸脱羧酶)和bdhA (2,3-丁二醇脱氢酶)的转录水平显著上调。【结论】枯草芽孢杆菌氧化还原感应全局调控因子Rex通过抑制与乙偶姻相关基因的转录水平影响乙偶姻合成。本研究首次报道了枯草芽孢杆菌中Rex和乙偶姻合成的相关性,为探索Rex如何通过调控相关基因的转录来影响胞内氧化还原稳态奠定了基础,也为提高枯草芽孢杆菌工业化生产强度和底物转化率提供了借鉴。     

四株儿茶酚类铁载体高产菌株产消化酶活性及其益生特性

【背景】儿茶酚类铁载体对胃肠道菌群的生长代谢具有重要作用,研究儿茶酚类铁载体高产菌株的消化酶活性,挖掘其潜在益生特性具有重要意义。【目的】分析4株分离自健康成人粪样的儿茶酚类铁载体高产菌的产酶特性,通过分析菌株耐酸耐胆盐能力、粘附定殖能力、抗生素耐受性和急性毒性研究其益生特性。【方法】测定4株菌的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、植酸酶、乳糖酶和β-葡萄糖苷酶的酶活性。4株菌经人工模拟胃、肠液连续培养后分别计算其活菌数;分析4株菌的自凝集率、黏蛋白粘附率和表面疏水率;对小鼠连续7 d灌胃不同剂量的4株高产菌,观察并记录小鼠的一般体征,计算小鼠脏器指数,进行阳性细菌移位试验。【结果】在试验所测的7种消化酶中,E. coli Gut 07、E. coli Gut 12无蛋白酶和脂肪酶活性,B. cereus Gut 16无乳糖酶活性,E. coli Gut 20无蛋白酶活性,其余均具有。4株菌经人工模拟胃液培养6h后存活率均大于60%,转移到人工模拟肠液培养24 h后活菌数均大于初始菌落数;该4株菌具备在胃肠道中粘附定殖的能力,对大多数抗生素敏感,在浓度低于4.5×10~(11)CFU/m L、灌胃剂量为20m L/kg-bw时对小鼠无急性毒性,无阳性菌株移位现象。【结论】4株儿茶酚类铁载体高产菌株可作为潜在益生菌进行进一步的安全性和功能性研究。     

库尔勒香梨黑头病拮抗菌的筛选和鉴定

【背景】库尔勒香梨黑头病是近年来发现的一种由芸薹生链格孢菌(Alternaria brassicicola)XL2引起的采后病症,由于其高侵染率和高腐烂率造成了极大的经济损失,目前已成为库尔勒香梨采后储运的主要防治病症之一。【目的】发掘高效的库尔勒香梨黑头病拮抗菌,探索拮抗菌株的抑菌作用,为其生物防治提供潜在资源菌。【方法】从采后健康果蔬表面分离不同微生物,采用平板对峙法,以A.brassicicola XL2为靶标菌筛选具有拮抗作用的菌株,结合形态学观察、生理生化检测和16S rRNA基因序列分析鉴定拮抗菌株分类地位;检测拮抗菌无菌滤液对A. brassicicola XL2的抑制效应,显微观察拮抗菌对A.brassicicola XL2菌丝生长的影响;验证拮抗菌发酵液在库尔勒香梨果实上的抑菌活性。【结果】从新疆油桃表面分离获得90株菌,其中菌株Y2对A. brassicicola XL2有较强拮抗作用,经鉴定其为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。菌株Y2的无菌滤液对A. brassicicola XL2菌落生长具有明显抑制作用,2%的无菌滤液抑菌率达到70.96%;Y2无菌滤液造成A.brassicicola XL2菌丝扭曲变形、分枝增加、尖端出现致密结构等异常现象;Y2发酵液和无菌滤液明显抑制A.brassicicola XL2的孢子萌发;Y2发酵液在库尔勒香梨果实上具有较高抑菌活性,对库尔勒香梨病斑直径抑制率达到37.66%,深度抑制率达到42.74%。【结论】枯草芽孢杆菌(B.subtilis)Y2能有效抑制A. brassicicola XL2的生长,对库尔勒香梨黑头病具有显著的生物防治效果。     

林可霉素生产中三级种子罐的发酵工艺优化

【背景】林可霉素是一种在临床应用上占有重要地位的林可酰胺类抗生素,关于调控发酵生产中三级种子罐相关参数优化林可霉素发酵工艺的研究较少。【目的】优化林可霉素发酵工艺,提高林可霉素发酵效价及市场竞争力。【方法】对林可霉素生产中三级种子罐的培养基和接种量及三级种子移种菌龄进行优化。【结果】在三级种子罐培养基中葡萄糖、淀粉、玉米浆、黄豆饼粉和硫酸铵浓度分别为64.0、5.0、15.0、14.5和3.5 g/L,三级种子罐接种量为25%及三级种子移种菌龄为60 h的优化条件下,林可霉素四级发酵效价高达7 883 U/mL,比优化前效价提高了10%。【结论】对林可霉素生产中三级种子罐相关参数进行调控,初步优化了林可霉素发酵工艺,提高了发酵效价,为优化林可霉素发酵工艺提供了新思路。     

“微生物学实验”混合式教学实践与评价

生命科学的本科教学中,实验教学是举足轻重的一个部分。本文以"微生物学实验"课程为研究对象,利用互动网站进行线上线下混合式教学,评价学生的学习效果和规律,探索生命科学实验类课程采用混合式教学的效果,并探讨推广可能性。在连续三年的教学实践中,统计分析各维度数据,发现在混合式教学模式下,绝大部分学生都具有主动自学的能力。同时,实验课程中的深度和广度都有所提升。学习规律的监控和综合评价显示,深度学习的学生在各种评价指标中都显著表现优秀。因此,在混合式教学模式下,如何引导学生进行真实有效的深度学习是教师在新教学模式下的重任。     

宽泛底物谱色氨酸脱羧酶体外合成卤代色胺衍生物和血清素

【背景】色氨酸脱羧酶在自然界有高度特异性,行使催化色氨酸为色胺的功能。一个色氨酸脱羧酶BaTDC参与南海海绵共生菌Bacillus atrophaeus C89次级代谢产物bacillamides的生物合成过程。【目的】探究BaTDC酶学特征和底物谱,建立体外合成色胺衍生物的方法。【方法】通过构建系统发育树揭示BaTDC在进化中的地位。在温度梯度和pH梯度下进行酶反应,利用不同的色氨酸衍生物为底物,通过HPLC和UPLC-MS检测酶反应过程,表征BaTDC活性。【结果】系统发育分析显示BaTDC与肠道菌Ruminococcus gnavus亲缘关系相近。纯化重组BaTDC的最适温度为40?45 °C,最适pH值为8.0。BaTDC可以催化羟代色氨酸和卤代色氨酸包括4-氟色氨酸和5,6,7-氯色氨酸及4-溴色氨酸,得到相应的卤代色胺衍生物和血清素。【结论】本研究分析了BaTDC的特性,发现BaTDC表现出宽泛的底物耐受性,可为前体喂养或定向生物合成新型药用色胺衍生物和下游复杂天然产物奠定基础。     

微生物降解石油烃的功能基因研究进展

微生物对石油烃的降解在自然衰减去除土壤和地下水石油烃污染的过程中发挥了重要作用。微生物通过其产生的一系列酶来利用和降解这类有机污染物,其中,编码关键降解酶的基因称为功能基因。功能基因可作为生物标志物用于分析环境中石油烃降解基因的多样性。因此,研究石油降解功能基因是分析土著微生物群落多样性、评价自然衰减潜力与构建基因工程菌的重要基础。本文主要介绍了烷烃和芳香烃在有氧和无氧条件下的微生物降解途径,重点总结了烷烃和芳香烃降解的主要功能基因及其作用,包括参与羟化作用的单加氧酶和双加氧酶基因、延胡索酸加成反应的琥珀酸合酶基因以及中心中间产物的降解酶基因等。     

基于成果导向教育理念的“微生物工程工艺与设备”课程教学改革与实践

"微生物工程工艺与设备"课程是生物工程专业的核心课程,具有较强的实践性和应用性。将成果导向教育理念引入到该课程教学改革中,围绕三个方面进行:明确课程培养学生的能力,制定课程的预期学习产出;在预期学习产出的基础上优化教学过程,通过整合教学内容,构建"课堂理论强化—网络教学平台—现场教学—仿真模拟"多元立体化教学平台,强化学生的主体地位,实现预期学习产出;建立合理的学习考评体系,评估学习产出,促进课程持续改进。     

来源于麦氏喙枝孢霉的玉米赤霉烯酮水解酶在毕赤酵母中的高效表达及活性分析

【背景】玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN)及其衍生物是一群具有雌激素活性的霉菌毒素,广泛存在于被霉菌污染的谷物中,造成食品业和畜牧业的巨大损失。利用专一性高的水解酶进行生物转化可有效去除玉米赤霉烯酮。【目的】构建高效表达玉米赤霉烯酮水解酶的酵母系统,以促进玉米赤霉烯酮水解酶的研究和工业应用。【方法】将来源于麦氏喙枝孢霉(RhinocladiellamackenzieiCBS650.93)的Rmzhd基因转入毕赤酵母中,筛选获得高效表达菌株,通过高效液相色谱分析发酵液中重组酶的性质。【结果】发酵液中Rm ZHD对ZEN的酶活力为16.67 U/m L,对α-ZOL的酶活力为9.85 U/m L。SDS-PAGE检测表达产物的分子量,与理论值30.7k D符合,且发酵上清液蛋白纯度高。Rm ZHD的最适p H值为9.6,最适温度为45°C,并具有较好的耐热性。【结论】研究结果为玉米赤霉烯酮水解酶的异源表达及其潜在的工业应用提供了一定的指导。