大肠杆菌L-色氨酸合成的代谢流分析简

目的：从代谢流的层面研究育种过程中基因操作对色氨酸积累的影响,为色氨酸菌种选育的设计思路提供理论指导和验证。方法：根据实验菌株的代谢特点构建￡一色氨酸代谢网络图,对出发菌株TRTH0709,及其重组菌株TRTH1013、TRTH1105和TRTH1107在30L发酵罐中进行分批流加发酵试验,在发酵进入稳定期后的26．28h,分别检测主要胞外代谢物的浓度并计算变化速率。结果和结论：得到了各菌株在拟稳态下的代谢流分布图。转酮酶基因（tktA）和磷酸烯醇式丙酮酸合成酶基因（ppsA）过表达能显著影响中心代谢途径,使代谢流向有利于色氨酸合成的方向改变,贮碳因子基因（csrA）敲除的影响较小,但在tktA和ppsA过表达质粒存在的情况下对色氨酸合成的代谢流有明显的促进作用。进一步的菌种改造仍有待进行,葡萄糖转运系统的替代和三羧酸循环的减弱是主要方向。     

水稻叶片磷酸烯醇式丙酮酸磷酸酯酶活性及其部分特性

从水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ）叶片分离出对磷酸烯醇式丙酮酸（ＰＥＰ）较专一的ＰＥＰ磷酸酯酶,其Ｋｍ （ＰＥＰ）为０．４２ ｍ ｍ ｏｌ／Ｌ,作用ｐＨ范围较窄,最适ｐＨ ８．７。它在ｐＨ ６．２—９．５ 范围内及４０℃以下较稳定。Ｐｉ对酶活性影响不大,仅在大于５ ｍ ｍ ｏｌ／Ｌ时表现出轻微的抑制作用。Ｍｇ２＋ 对酶活性具激活作用,在Ｍｇ２＋ 存在条件下,ＣａＣｌ２、ＣｏＣｌ２、ＣｕＳＯ４、ＦｅＳＯ４ 和ＺｎＳＯ４ 均表现抑制作用     

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的敲除对于谷氨酸棒杆菌V1生理代谢的影响

【目的】L-缬氨酸生物合成的前体物质是丙酮酸。为了增加磷酸烯醇式丙酮酸向丙酮酸的代谢流向,优化L-缬氨酸前体物质的供应,以一株积累L-缬氨酸的谷氨酸棒杆菌V1(Corynebacterium glutamicum V1)为对象,构建磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因敲除的重组菌株C.glutamicum V1-Δpepc,并研究pepc敲除后菌株生理特性的改变。【方法】运用交叉PCR方法得到pepc基因内部缺失的同源片段Δpepc,并构建敲除质粒pK18mobsacB-Δpepc。利用同源重组技术获得pepc基因缺陷突变株C.glutamicum V1-Δpepc。采用摇瓶发酵对C.glutamicum V1-Δpepc进行发酵特性的研究。对谷氨酸棒杆菌模式菌株C.glutamicum ATCC 13032、出发菌株C.glutamicum V1和敲除菌株C.glu-tamicum V1-Δpepc的丙酮酸激酶(Pyruvate kinase,PK)、丙酮酸脱氢酶(Pyruvate dehydro-genase,PDH)、丙酮酸羧化酶(Pyruvate carboxylase,PC)分别进行测定和分析。【结果】PCR验证以及PEPC酶活测定都表明筛选到pepc缺陷的突变菌株C.glutamicum V1-Δpepc,摇瓶发酵结果表明,突变菌株C.glutamicum V1-Δpepc不再积累L-缬氨酸而是积累L-精氨酸达到7.48 g/L。酶活测定结果表明出发菌株的PDH和PC酶活均低于模式菌株C.glu-tamicum ATCC13032和重组菌株C.glutamicum V1-Δpepc,出发菌株的PK与PEPC酶活与模式菌株没有较大的差异。【结论】研究表明,通过切断PEPC参与的三羧酸循环的回补途径,增加磷酸烯醇式丙酮酸向丙酮酸的流向使丙酮酸向TCA循环的流量增加,精氨酸的累积量提高。同时,以丙酮酸为前体的L-缬氨酸和丙氨酸的积累量降低。     

Throughput screening of a high succinic acid-producing strain

以琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogenes F3-21为出发菌株,分别用吖啶黄、紫外线、紫外线-硫酸二乙酯和亚硝基胍进行诱变,产生突变菌库.用“96孔板培养-HPLC浓缩检测.厌氧瓶复筛”的模式筛选高产突变株.从1056株突变株中,筛选到一株高产菌株Ⅵ-10-C.连续传代10次,产酸水平不变.在5L发酵罐中补料分批发酵72 h,Ⅵ-10-C产琥珀酸87.6 g/L,生产强度1.22 g/(L·h),糖酸转化率0.66 g/g;琥珀酸产量比出发菌提高了30％.代谢通量与关键酶活性分析表明:相比于F3-21,Ⅵ-10-C发酵过程中从磷酸烯醇式丙酮酸节点处流向草酰乙酸的代谢流量增加了28.9％,相对应的磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶(PEPCK)酶活提高了23.5％.结果表明用“96孔板培养-HPLC浓缩检测-厌氧瓶复筛”的模式能快速有效筛选高产琥珀酸菌株.     

运用CRISPR/Cas系统敲除大肠杆菌磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因及其对脂肪酸代谢的影响

【目的】CRISPR/Cas是目前基因编辑的一个重要的新兴技术,拟通过该技术,对大肠杆菌进行快速、高效的基因编辑,获取脂肪酸代谢工程菌。【方法】利用一个二元载体构建出CRISPR/Cas偶联λ-Red重组酶的系统,重叠PCR扩增出敲除的Donor,最后用电转的方式对Escherichia coli MG1655脂肪酸代谢相关基因进行快速编辑。同时,采用气相色谱-质谱(GC-MS)对脂肪酸进行定性及定量分析。【结果】获得了大肠杆菌ΔPEPC(partial)、ΔPEPC、ΔPEPC(partial)-ΔFad D、ΔPEPC-ΔFad D以及ΔFad D突变体菌株。各缺失体菌株脂肪酸含量均比野生型要高,最高的增长了3.7%,但是敲除ppc获得的脂肪酸增长量并没有预期的高。同时在脂肪酸组成上,各菌株均含有11:0、12:0、13:0、14:0、15:0、16:0、17:1、17:0、18:0,并且16:0,17:0,18:0占主要组成部分。【结论】运用该技术可以快速、高效地对大肠杆菌基因进行编辑,是大肠杆菌工程菌株构建的一个新思路,对其他工程菌的构建提供了一定的理论基础。     

小麦赤霉病菌细胞壁提取物(HCW)的生物活性

从小麦赤霉病菌－禾谷镰孢ＦｕｓａｒｉｕｍｇｒａｍｉｎｅａｒｕｍＳｃｈｗ．强致病力（Ｆ15）和弱致病力（Ｈ２８）菌株的菌丝细胞壁制备获得提取物（ＨＣＷ）,分别在抗病和感病小麦品种上对其生物活性进行了测定。结果表明,ＨＣＷ可显著提高小麦黄化芽鞘、愈伤组织和穗组织等的苯丙氨酸解氨酶（ＰＡＬ）和黄化芽鞘组织的脂氧合酶（ＬＯＸ）的活力,但不影响小麦黄化芽鞘的生长。强、弱致病力菌株的ＨＣＷ的生物活性无明显差异,抗、感病品种对ＨＣＷ的反应也基本一致。禾谷镰孢产生的一种单端孢霉烯族毒素－脱氧雪腐镰刀菌烯醇（ＤＯＮ）也具有类似的生物活性．ＨＣＷ和ＤＯＮ均可抑制病菌的生长,但这种抑制作用又可部分互相抵消．     

蔗糖对不同氮源培养下水稻根部氨同化相关酶活性的影响

糖、有机酸以及氨基酸影响碳-氮代谢过程中的相关酶的基因表达和活性。将蔗糖分别加入到含有相同氮素浓度的（NH4）2SO4（NH4^＋）或丙氨酸（Ala）作为氮源的营养液中培养水稻,测定幼苗根的谷氨酰胺合成酶（GS）、依赖于NADH的谷氨酸合酶（NADH-GOGAT）、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）和依赖于NADP的异柠檬酸脱氢酶（NADP-ICDH）的活性。结果显示,蔗糖诱导NH4^＋氮源中幼苗根的GS、NADH-GOGAT活性,抑制Ala氮源中幼苗根的这两种酶活性,蔗糖对PEPC和NADP-ICDH活性的影响也不同;未加蔗糖时,以Ala作为氮源的幼苗根的GS、NADH-GOGAT、PEPC和NADP-ICDH的活性明显高于以NH4^＋为氮源时的活性;生物量和蛋白质水平的变化与上述参数的变化基本一致。基于Ala碳骨架的存在,这些结果表明,碳／氮平衡是影响这些酶活性差别表达的主要原因。     

仓储小麦中脱氧雪腐镰刀菌烯醇检测技术的优化

脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Deoxynivalenol,DON）是小麦仓储过程中的重要危害因子，其污染水平是仓储公司定期检测的重要指标。为提高DON检测的平行性和准确度，文章对仓储小麦DON检测过程中样品制备和酶联免疫吸附法（ELISA）检测关键技术进行优化。结果表明：样品制备过程中，将扦样后的样品先粉碎再分样的处理方法（方法 2）明显优于先分样再粉碎的方法（方法 1），测定样品的相对标准偏差由25.28%降至7.42%。另外，将ELISA检测过程中两种不同的移液枪使用方法（前进移液法和反向移液法）进行比较，发现前进移液法在10次测定中结果相对标准偏差较小，平行性较好；且加样过程中，采用不贴壁加样方式会使检测值更加准确，平行性也较好。优化后的仓储小麦中DON毒素ELISA快速检测技术具有较好的平行性和准确度，可用于实际仓储小麦中DON毒素的准确、快速检测。