基因组改组快速提高谷氨酸棒杆菌L-鸟氨酸产量

以谷氨酸棒杆菌ATCC13032为出发菌,应用基因组改组技术快速提高L-鸟氨酸产量。经过紫外线、亚硝基胍和甲基磺酸乙酯分别诱变处理,获得6株产量有所提高的突变株,以此构建用于基因组改组的候选菌库。考察培养基成分对原生质体再生率的影响。经过两轮的灭活原生质体递推式融合,以磺胺胍和氟化钠为双抗性筛选标记,共筛选出2株遗传性能稳定的改组菌株。其中改组菌株F2-6摇瓶发酵72h,积累L-鸟氨酸产量为2.99g/L,是出发菌株的13.6倍。结果表明基因组改组技术能够在短期内使谷氨酸棒杆菌的L-鸟氨酸产量得以提高。     

基因组改组技术在微生物育种方面的应用

基因组改组技术是传统微生物菌株改良方法的一种替代方法,该项技术通过基因组水平的递归重组,高效实现整个生物体的定向进化,突破了传统微生物菌株改良方法的局限性。利用基因组改组技术可以在较短时间内得到大量性状优良的正向突变株,具有提高改良菌株产量、增强菌株对环境的耐受性、提高底物利用率等优点,被称为代谢工程和菌株选育发展过程中的一个重要里程碑。该文总结了基因组改组技术的基本概念和一般流程,重点介绍了该项技术在微生物育种方面的应用,并且对该项技术的发展前景进行了展望。     

应用基因组改组选育耐糖L-乳酸高产菌株

本研究应用基因组改组提高鼠李糖乳杆菌的耐糖能力,进而提高L-乳酸的产量。通过紫外线和亚硝基胍诱变方法获得8株改良出发菌株。考察了氨基酸前处理和变溶菌素对原生质体形成的影响。利用双亲灭活的原生质体进行递进式融合,经过两轮基因组改组和碳酸钙高糖平板及瓶筛选,选育出了耐糖改组菌株F2-2。在初糖浓度为150g/L发酵罐中,F2-2的乳酸产量为140g/L,是野生型乳杆菌的1.8倍。结果表明基因组改组技术能够快速提高乳酸菌耐糖和产酸能力两个表型。     

基因组改组技术改善植物乳杆菌C88的益生作用

采用基因组改组技术得到融合子菌株,并筛选益生性最优的融合子。采用基因组改组方法,结合紫外和亚硝基胍诱变,对突变菌株进行原生质体融合,经体外实验对融合子的耐酸性、耐高胆盐浓度、黏附相关性和抗氧化能力进行分析,筛选并获得益生性提高的融合子。筛选获得的两株融合子为F1-9和F1-17,均能够在低p H值和高胆盐浓度环境中生长;与原始菌株相比,融合子在表面疏水性、自聚性和与致病菌共聚性方面均有显著提高;在抗氧化方面较原始菌株也有所提高。融合子突变株连续传代培养,遗传稳定性良好。基因组改组技术能够使菌株的益生性得到明显提高,并且能够稳定遗传。     

高产果糖基转移酶米曲霉菌株的选育

为了获得果糖基转移酶活力较高的米曲霉菌株,应用基因组改组技术对其进行选育。以米曲霉菌株SBB201（Aspergillus oryzae SBB201）为出发菌,利用米曲霉分生孢子紫外线-氯化锂复合诱变建立候选文库,并以此作为原生质体融合的出发菌株制备原生质体并进行PEG介导的融合。通过3轮基因组改组,筛选得到一株果糖基转移酶活力达到178.90U/g的菌株,相对原始菌株的酶活105.09U/g提高了70.24%,并经传代培养测定,融合突变株具有较好的遗传稳定性。      

产γ-氨基丁酸贝莱斯芽孢杆菌CLYB1的鉴定及基因组改组选育研究

为了提高γ-氨基丁酸产量，本研究采用紫外诱变和基因组改组技术处理筛选鉴定的产γ-氨基丁酸菌株CLYB1，并对改组后的菌株进行溶血试验和抗生素敏感性试验。结果表明：产γ-氨基丁酸菌株CLYB1为贝莱斯芽孢杆菌Bacillus velezensis，产量为3.95 g/L。对菌株CLYB1进行紫外诱变，得到菌株CLYB1-Y,γ-氨基丁酸产量为10.26 g/L，比出发菌株CLYB1的γ-氨基丁酸产量提高160%。通过基因组改组得到菌株CLYB1-YC,γ-氨基丁酸产量为20.19 g/L，比出发菌株CLYB1提高411%。改组菌株进行菌株溶血试验和抗生素敏感性试验，CLYB1-YC没有溶血环出现，无溶血性，对青霉素、氨苄西林、头孢曲松、庆大霉素、四环素、红霉素、环丙沙星、林可霉素、氯霉素、复方新诺明10种常见抗生素均敏感，菌株安全性良好。贝莱斯芽孢杆菌CLYB1通过基因组改组可以提高γ-氨基丁酸产量，菌株具有更好的应用开发价值。     

采用全基因组改组技术选育蛋白酶高产菌株

为了提高枯草芽孢杆菌B4的蛋白酶产量,采用全基因组改组技术进行菌株选育,先通过紫外诱变构建了B4菌的突变体库,在优化其原生质体制备和再生条件的基础上,以其中4株诱变菌株(BRS1、BRS2、BRS5、BRS6)作为亲本,采用PEG介导的方法进行两次多亲本的全基因组改组,同时,结合双亲灭活的筛选方法,共筛选出3株酶活力大幅度提高并能稳定遗传的优良菌株,为BRS1、BRS5、BRS6,酶活力最高达2175.81U/mL,达到原始菌株的3.01倍。     

应用基因组改组技术选育米曲霉酸性蛋白酶高产菌株

以产酸性蛋白酶较高的菌株Y-9及F-5为出发菌株,对它们进行基因组改组,进行原生质体双灭活,以PEG作为融合剂,并对融合条件进行优化。试验表明:融合最佳条件为PEG 50%、pH 6.0、融合处理15min,此时融合率达到12%。通过第一及第二轮的基因组改组,最终得到产酸性蛋白酶较出发菌株Y-9高出了253.37%,较F-5高出了276.25%的米曲霉菌株G11。     

基因改组选育高产杆菌肽地衣芽孢杆菌及改组菌株差异分析

为了提高地衣芽孢杆菌肽产量,采用全基因组改组技术进行菌株选育。以地衣芽孢杆菌TJ12为原始菌株,通过紫外诱变、亚硝基胍诱变、常压室温等离子体诱变构建了TJ12菌的突变体库。在优化其原生质体制备和再生条件的基础上,以其中4 株诱变菌株（U11、U23、H1、L71）作为亲本,采用聚乙二醇介导的方法进行3 轮多亲本的全基因组改组,同时,结合双亲灭活的筛选方法,最终选出1 株杆菌肽产量提高并能稳定遗传的优良菌株F3,对其摇瓶发酵36 h,杆菌肽A产量达760 mg/L,为野生菌株TJ12的1.7 倍。与野生菌株TJ12相比,改组菌株提前进入生长稳定期,两者发酵过程pH值几乎无差异;最终改组菌生长量虽低于野生菌,但菌株单位细胞还原糖产量及杆菌肽产量都高于野生菌株;其合成基因和调控基因表达量相对野生菌株都上调,其中合成基因上调幅度较大。推测改组菌株自身有了更强大的杆菌肽耐受机制,且合成基因相关部位可能发生了改变。     

干酪乳杆菌基因组改组菌株耐酸性表征

本实验对干酪乳杆菌基因组改组菌株的耐酸性进行了研究,结果表明,冷冻( － 80℃)和临界pH 值(pH3.2)对干酪乳杆菌基因组改组菌株影响不显著,HCl 和游离乳酸对该菌株生长有一定影响,游离乳酸影响更大。在pH5.0 条件下发酵60h,干酪乳杆菌改组菌株获得的菌体干重为6.34g/L,乳酸产量为87.6g/L,比原始菌株耐酸性有显著提高。     

基因组重排技术及其在真菌育种中的应用

基因组重排(genome shuffling)是一种快速提高细胞表型的新颖的全基因组工程方法,它是基于多亲本的原生质体递归融合,提供了在缺少基因组序列数据或网络信息情况下的全基因组重组的优势。文中介绍了基因组重排的原理、优点及过程,概述了基因组重排在真菌育种中的应用,并展望了该技术的前景。      

基于基因组改组技术选育多重抗性乙醇酵母

本文通过基因组改组（Genome shuffling）技术将酵母菌株的多重耐受性能集中于同一菌株,从而选育出多重抗性的乙醇酵母。以分别经过热灭活和紫外灭活的酵母GZ-0533、GZ-241、GZ一-582为亲本菌株,经过3轮基因改组后,筛选得到的28株酵母菌。第二次改组得到的MSR14和第三次改组得到的MSR23对多重胁迫条件的耐受性提高最多,乙醇产量分别达到8．58％和8．86％,较多重抗性最好的出发菌GZ-05相对提高了7％和10．5％。26SrDNA序列分析表明,MSR14和MSR23的26SrDNA序列与酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的同源性为100％,均认定为酿酒酵母。     

改良Genomeshuffling技术选育埃博霉素B高产菌株

目的：用改genomeshuffling技术选育埃博霉素高产菌株。方法：本研究对genomeshu御ing技术进行了改良,具体是在递归原生质体融合过程中对原生质体进行了紫外诱变;通过UV和DES复合诱变方法获得T4株出发菌株,并用改良genomeshuffling技术选育埃博霉素B高产菌株。结果：通过三轮基因组重组成功选育到了2株遗传稳定的高产埃博霉素B重组菌株,其中一株重组菌株S0073-45的埃博霉素B产量达到T42．5mg／L。结论：该研究证明改良后的基因组重组技术不仅能有效提高埃博霉素B的产量,而且比传统的基因组重组技术更为高效。     

微生物菌种选育中基因组重排技术应用的研究进展

基因组重排(genome shuffling)技术是通过传统诱变育种结合原生质体融合技术开发出的一种新型微生物菌种选育和改良技术,具有易操作、效率高和适用广等特点。本文对基因组重排技术的原理、操作过程及其在增加次生代谢产物产量、增强菌株耐受性和提高底物利用能力等方面的应用进行了综述。     

产番茄红素红酵母基因组重排实验条件的优化

目的:探索基因组重排技术应用于产番茄红素红酵母育种中关键步骤的最优条件。方法:本实验以3株产生番茄红素的红酵母cp-2-11、cp-2-6、cp-28为实验菌株,研究菌体培养时间、酶解浓度、酶解时间、灭活条件以及融合时间对基因组重排的影响。结果:当菌体培养12h,酶解浓度为2%,酶解70min时,原生质体制备与再生率最佳;15W紫外灯,照射距离为35cm,磁力搅拌50r/min的条件下照射18min,60℃下灭活35min作为双亲灭活条件;35%聚乙二醇4000（PEG-4000）作为融合剂,处理23min为最佳融合时间。结论:通过基因组重排最佳条件的确定,后续重排实验的效率得到很大的提升,最终筛选出了高产的目的菌株,产量较融合亲本提高了122%。      

Genome shuffling to improve fermentation properties of top-fermenting yeast by the improvement of stress tolerance

Fermentation properties of top-fermenting yeast are under the control of multiple genes difficult to manipulate directly by classical breeding, metabolic engineering, or other genetic methods with specific genes or pathways as target. Here, genome shuffling is introduced to improve fermentation performance (such as the viability of the yeast, flavor of beer, and the fermentation time) by improving wort and ethanol tolerance of top-fermenting yeast. The strategy was performed not based on polyethylene glycol (PEG)-mediated protoplast fusion but using yeast sexual and asexual reproduction by itself. The best performing strain W3-8 was selected on the selective plates after 3 rounds of genome shuffling. The fermentation time of W3-8 was not only markedly shortened, but also, most flavor compounds were distinctly improved. In particular, ethanol yield was increased by up to 67% after the 3^rd pitching compared with the control. Furthermore, W3-8 promoted desired amounts of esters and higher alcohols, in accordance with specific consumer preferences. Significant improvement in the fermentation traits of the top-fermenting yeast was achieved using genome shuffling.     

基于基因组改组的米曲霉沪酿3.042多亲株PEG介导融合育种

利用经过分生孢子的原生质体紫外线-氯化锂、NTG复合诱变得到的米曲霉沪酿3.042的8株突变株作为候选株文库,采用基因组改组(genome shuffling),利用原生质体,进行多亲株双灭活PEG介导融合,优化融合条件。以酪蛋白平板初筛,以及固体发酵测定中性蛋白酶酶活复筛,通过2轮融合操作,筛选出6株高产中性蛋白酶的融合株。其中融合菌株FII-41酶活达到7412U/g(干基),比原始出发菌株4212U/g(干基)提高1.76倍,且遗传稳定。     

高产细菌素植物乳杆菌的诱变选育研究

为获得细菌素高产菌株,以植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）JLA-9为出发菌株,对其进行亚硝基胍（NTG）诱变、常压室温等离子体（ARTP）诱变,以及基因组改组。结果表明,亚硝基胍诱变的最佳浓度为4 mg/m L,经筛选得到两株突变株N4-26、N4-27,其抑菌效价分别为2531.93、3057.32 IU/m L;常压室温等离子体诱变最佳时间为10 s,经筛选得到两株突变株ARTP10-37、ARTP10-61,其抑菌效价分别为2974.27、3261.62 IU/m L。将上述抑菌效价提高的菌株经四轮基因组改组后,得到一株突变株F4-2,其抑菌效价达到7374.76 IU/m L,相对于原始菌株提高了2.35倍,且遗传稳定性良好。研究表明理化诱变结合基因组改组的方式是快速获得理想菌株的有效方法。      

Improvement of <Emphasis Type="Italic">Candida parapsilosis</Emphasis> by genome shuffling for the efficient production of arabitol from <Emphasis Type="SmallCaps">l</Emphasis>-arabinose

Arabitol is used in the food industry as a low-calorie sweetener. It is produced by yeasts during the biotransformation process of l-arabinose. Genome shuffling was performed in Candida parapsilosis DSM 70125, an efficient producer of arabitol, to obtain fusants with improved arabitol production ability. Four mutants from the parental library were used for the first round of genome shuffling. The best fusants, GSI-1 and GSI-10A, were subjected to a second round of genome shuffling. Finally, two fusants, GSII-3 and GSII-16, produced concentrations of arabitol that were 50% higher than that of the wild-type strain during selection culture. Under the optimal conditions established for C. parapsilosis, the two fusants produced 11.83 and 11.75 g/L of arabitol and were approximately 15–16% more efficient than the wild-type strain. Flow cytometry analysis showed that the ploidy of the new strains did not change.