淀粉酶产色链霉菌1628中toyF基因的克隆与丰加霉素合成相关性

为考察编码腺苷琥珀酸裂解酶toyF基因对淀粉酶产色链霉菌Streptomyces diastatochromogenes 1628合成丰加霉素的影响,本研究设计简并引物,首次克隆获得了菌株1628的toyF基因,并构建了敲除质粒p KC1132-toyF’,通过接合转移转入菌株1628,获得toyF基因缺失株1628-ΔTOYF。结果表明,与原始菌株1628相比,缺失株1628-ΔTOYF中TOYF的酶活和丰加霉素产量分别降低66.7%、87.5%。在缺失株1628-ΔTOYF中回补表达toyF基因构建了重组菌1628-ΔTOYF/toyF。重组菌1628-ΔTOYF/toyF中的TOYF酶活和丰加霉素产量,较缺失株1628-ΔTOYF分别提高了2.7和8.3倍。由此可见,toyF基因是参与菌株1628生物合成丰加霉素的关键酶基因。本文toyF基因的克隆及其功能研究,为克隆完整的丰加霉素生物合成基因簇及其丰加霉素生物合成机制的研究奠定了基础。

饥饿对扶桑绵粉蚧存活率和产卵量的影响

【背景】扶桑绵粉蚧是近年来入侵我国的重要害虫,食物是影响其生长发育及种群发展的重要因素。【方法】在室内条件下研究了饥饿对扶桑绵粉蚧不同龄期若虫和初羽化雌成虫存活率和雌成虫产卵量的影响。【结果】扶桑绵粉蚧不同虫态在饥饿条件下存活的时间存在显著差异,表现为雌成虫>2龄若虫=3龄若虫>1龄若虫。扶桑绵粉蚧各龄若虫和雌成虫随着饥饿时间的延长,存活率逐渐下降。其中,雌成虫存活率下降速度较慢,完全饥饿8d后存活率仍有50%左右;2、3龄若虫50%个体死亡需要饥饿的时间约为6d,1龄若虫约需5.5d。饥饿会显著降低1龄若虫存活率,但对2、3龄若虫没有显著影响。扶桑绵粉蚧雌成虫饥饿4d对其产卵前期、平均每头雌虫一生的产卵量没有显著影响,但寿命显著低于对照。【结论与意义】扶桑绵粉蚧耐饥力较强,这有助于它在野外建立种群。该结果为进一步评价扶桑绵粉蚧的入侵潜能提供了依据。

酿酒酵母代谢调控合成功能营养品:进展与挑战

综述了酿酒酵母作为底盘细胞代谢调控合成功能营养品的研究进展。首先,介绍了酿酒酵母作为细胞工厂相关的启动子调控、终止子调控、辅因子调控、转运蛋白调控及动态调控等一系列代谢调控策略,并介绍了加强产物合成的相关遗传改造工具和代谢分析技术。随后,概述了酿酒酵母合成寡糖、维生素及萜类、短链有机酸和脂肪酸等功能营养品的研究进展。最后,提出了目前面临的挑战,并结合代谢工程新兴技术展望了未来酿酒酵母代谢调控的发展趋势,以期为功能营养品在酿酒酵母中的高效合成提供参考。

合成生物学与未来食品

食品工业是保障国计民生的支柱产业。随着人口增长、环境污染、气候变化等问题的日益突出,亟需对传统的食品制造工艺进行转型升级。合成生物学的发展为食品制造工艺的变革提供了技术支持。合成生物学能够通过构建细胞工厂将可再生原料转化为重要的食品配料与组分,实现食品的绿色、高效、可持续生物制造。对未来食品制造相对于传统食品制造的特征与优势进行讨论,并列举合成生物学推动食品生物制造的前沿技术和代表性案例,最后对我国基于合成生物学的未来食品制造所面临的机遇与挑战进行展望。

甲壳素酶Chisb的定向进化及生物转化合成几丁寡糖

甲壳素酶具有广泛的工业应用前景,如可将虾壳、蟹壳和其他甲壳废物降解成以几丁寡糖为主的高附加值产品,但野生型甲壳素酶催化效率低,大大限制了几丁寡糖的生产。笔者在前期研究中表达了一个具有较高效催化效率的甲壳素酶Chisb,并对其酶学性质进行了初步研究。为进一步提高甲壳素酶Chisb的催化效率,以R13NprB-C-SP-H为亲本,采用易错PCR(Error-pronePCR)技术构建随机突变体文库,对甲壳素酶Chisb进行定向进化。经过96孔板初筛和摇瓶复筛,获得了两个催化效率进一步提高的突变体C43D和E336R。对突变体的酶学性质进行分析, C43D和E336R的最适催化温度为55℃, C43D的最适pH为5.0,E336R的最适pH为9.0;其催化效率相比对照分别提高了1.35倍和1.57倍;而E336R和C43D催化产几丁寡糖的含量分别为2.53 g/L和2.06 g/L,相比对照(0.89 g/L)分别提高了2.84倍和2.31倍;底物转化率分别为84.3%和68.7%,相比对照(29.7%)分别提高了54.6%和39%。研究表明,通过易错PCR引入随机突变的方法能够有效提高甲壳素酶Chisb的催化效率。上述研究获得的催化效率提高的正向突变体及其酶学性质分析对生物转化合成几丁寡糖具有重要研究意义和应用价值。

发酵过程多尺度解析与调控的研究进展

工业发酵科学致力于实现高产量、高转化率和高生产强度的相对统一。通过从分子、细胞和反应器进行发酵过程多尺度解析与调控,实施全局与动态的优化与控制能够确保发酵过程高效、转化定向、过程稳定和系统有序。本文从发酵微生物代谢途径动力学模型、细胞代谢特性、发酵提取相耦合与反应器设计四个方面,总结和讨论发酵过程多尺度解析与调控的研究进展。整合分析发酵过程不同尺度特征并且针对性地开展多尺度整合调控是实现高效工业微生物发酵的重要策略。

枯草芽孢杆菌代谢工程改造的策略与工具

作为一种食品安全级的典型工业模式微生物,枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis由于具有非致病性、胞外分泌蛋白能力强以及无明显的密码子偏爱性等特点,现已被广泛应用于代谢工程领域。近年来,随着分子生物学和基因工程技术等的迅速发展,多种研究策略和工具被用于构建枯草芽孢杆菌底盘细胞进行生物制品的高效合成。文中从启动子工程、基因编辑、基因回路、辅因子工程以及途径酶组装等方面介绍枯草芽孢杆菌在代谢工程领域的研究历程,并总结其在生物制品生产中的相关应用,最后对其未来的研究方向进行展望。

工业微生物代谢网络模型的研究进展及应用

基因组规模代谢网络(Genome-scale metabolic network model,GSMM)是工业微生物菌株定向改造过程中一种极为重要的指导性工具,有助于研究者快速获取特定性状的工业微生物,因此越来越受到人们的关注。文中回顾了GSMM的发展历程,总结并评述了GSMM的构建方法,以4种重要工业微生物(枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis、大肠杆菌Escherichia coli、谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum和酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae)为例,阐述了GSMM在工业微生物中的发展与应用。此外,还对GSMM未来的发展趋势进行了展望。