基因组改组选育氨肽酶和自溶度高的植物乳杆菌

利用基因组改组方法筛选出促进干酪成熟的非发酵剂乳酸菌。采用紫外线和亚硝基胍两种传统的诱变方法对植物乳杆菌进行诱变,通过检测自溶度、氨肽酶、产酸能力指标获得6株氨肽酶活性和自溶度均有所提高的突变菌株。以获得的突变菌株为出发菌株,应用灭火双亲原生质体融合后致死损伤得到的互补获得活性融合子的方法,对其进行基因组改组,经自溶度、氨肽酶、产酸能力筛选,获得1株遗传性能稳定的菌株,其氨肽酶活力为34.01个酶活单位,比出发菌株提高了3.09倍,自溶度为56.45%,比出发菌株提高了3.16倍。     

简并引物法克隆保加利亚乳杆菌β-N-乙酰氨基己糖苷酶基因

β-N-乙酰氨基己糖苷酶-β-Hexcase-在细菌、植物和动物中广泛存在,具有典型的外切酶活性并可以催化切除β-N-乙酰氨基己糖的非还原性氨基己糖残基,在细菌细胞分裂中具有重要作用. 选取与保加利亚乳杆菌LJJ亲缘关系近的菌种的β-N-乙酰氨基己糖苷酶蛋白序列,利用ICODEHOP和CODEHOP在线简并引物设计软件设计β-Hexcase简并引物,选取Hex1-f和Hex1-r引物对,以LJJ基因组DNA为模板经PCR扩增得到614bp产物. PCR产物连接pGEM-T质粒载体后克隆至大肠杆菌DH5α中,筛选阳性克隆提取质粒进行测序. 测序结果显示产物长度为614bp,该DNA序列经blastx比对发现与其他已知β-Hexcase基因具有相似性,表明所克隆的序列即为LJJ β-Hexcase的基因片段. β-N-乙酰氨基己糖苷酶基因的获得为进一步研究β-N-乙酰氨基己糖苷酶与保加利亚乳杆菌自溶的关系奠定了基础.     

干酪乳杆菌yhaI基因敲除菌株的构建及其耐药表型的分析

为了深入研究干酪乳杆菌Zhang在抗生素环境中适应性进化机制,构建yhaI基因敲除体系,并对突变体的耐药表型进行研究。运用PCR技术分别扩增yhaI基因的同源臂序列,构建带有内部缺失yhaI基因的敲除载体。采用Cre/lox基因重组系统,筛选双交换子L.casei Zhang-G-1200-yhaI::lox66-P32-cat-lox71,构建突变株L.casei Zhang-G-1200-Che yhaChe I,通过稀释法研究突变株的耐药表型。通过PCR和PCR产物经测序验证,yhaI基因缺陷的菌株构建成功。耐药表型结果表明,突变株在庆大霉素浓度为8和16 μg/mL时,浊度变为原始菌株的1/2;在庆大霉素浓度为16 μg/mL时,活菌数变为原始菌株的7/10。成功构建干酪乳杆菌Zhang的基因敲除体系,为研究干酪乳杆菌Zhang的基因功能提供了技术平台。     

干酪乳杆菌yhaⅠ基因敲除菌株的构建及其耐药表型的分析

为了深入研究干酪乳杆菌Zhang在抗生素环境中适应性进化机制,构建yha I基因敲除体系,并对突变体的耐药表型进行研究。运用PCR技术分别扩增yha I基因的同源臂序列,构建带有内部缺失yha I基因的敲除载体。采用Cre/lox基因重组系统,筛选双交换子L.casei Zhang-G-1200-yha I::lox66-P32-cat-lox71,构建突变株L.casei Zhang-G-1200-Che yhaChe I,通过稀释法研究突变株的耐药表型。通过PCR和PCR产物经测序验证,yha I基因缺陷的菌株构建成功。耐药表型结果表明,突变株在庆大霉素浓度为8和16μg/m L时,浊度变为原始菌株的1/2;在庆大霉素浓度为16μg/m L时,活菌数变为原始菌株的7/10。成功构建干酪乳杆菌Zhang的基因敲除体系,为研究干酪乳杆菌Zhang的基因功能提供了技术平台。     

基于蛋白质组学研究冷冻干燥对副干酪乳杆菌PC-01细胞活性的影响

目的:从蛋白组学的角度剖析冷冻干燥对副干酪乳杆菌PC-01菌体细胞存活的影响。方法:设定培养温度分别为32.5 ℃与37 ℃,对副干酪乳杆菌PC-01高密度发酵并冷冻干燥。取冻干前与冻干后的样品,利用TMT技术测定蛋白质含量,对鉴定出的差异蛋白进行KEGG功能注释与富集分析,研究蛋白的差异表达对两个试验组菌体存活的影响。结果:32.5 ℃试验组冷冻干燥前、后的活菌数均显著高于37 ℃试验组,上调蛋白都集中于碳水化合物代谢与膜运输途径上,且冻干前、后差异倍数偏大的蛋白有醛酮还原酶、4-草酰巴豆酸互变异构酶、二肽酶、GNAT家族N-乙酰转移酶、磷酸核糖甘氨酰胺甲酰转移酶等蛋白。结论:冷冻干燥前、后副干酪乳杆菌PC-01内部分子发生变化,据关键差异蛋白的功能,冷冻干燥主要是从抗冷冻性、膜运输能力以及细胞代谢能力等方面影响副干酪乳杆菌PC-01菌株细胞存活。研究结果为副干酪乳杆菌PC-01的工业化生产提供了参考。     

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。     

一种XRE家族转录调节因子对干酪乳杆菌适应抗生素环境的影响

为了深入研究干酪乳杆菌Zhang(Lactobacillus casei Zhang,L. casei Zhang)在抗生素环境中适应性进化机制,构建基因敲除体系,并对突变体的耐药表型进行研究。运用PCR技术分别扩增XRE家族转录调节因子基因的同源臂序列,构建带有内部缺失LCAZH_0458基因的敲除载体。采用Cre/lox基因重组系统,筛选双交换子L. casei Zhang-G/A-1200/600-0458::lox66-P32-cat-lox71,构建突变株L. casei Zhang-G/A-1200/600_Δ0458。此外,作者通过稀释法研究了野生菌株和突变株的耐药表型。耐药表型结果表明,与野生菌株相比,突变株在庆大霉素质量浓度为8μg/mL和16μg/mL时,浊度提高约2倍。在阿莫西林环境下,浊度和活菌数均未发生改变。LCAZH_0458对干酪乳杆菌适应庆大霉素环境有一定的调节作用。     

弱后酸化保加利亚乳杆菌突变株与亲本菌株H+-ATPase基因的相似性比较

为了确定德氏乳杆菌保加利亚亚种H+-ATPase的调控机制,以H+-ATPase缺陷的德氏乳杆菌保加利亚亚种突变菌株和亲本菌株KLDS1.9201作为研究对象.首先分别提取亲本和突变菌株的基因组DNA,随后利用PCR的方法扩增出H+-ATPase蛋白的全部编码基因并测序,最后利用DNAMAN软件比较亲本和突变菌株的H+-ATPase的相似性.结果表明亲本和突变菌株H+-ATPase编码基因的相似性为100％.H+-ATPase缺陷的德氏乳杆菌保加利亚亚种突变菌株KLDS1.9201-11和亲本菌株KLDS1.9201的H+-ATPase活力之间的差异并不是由于编码基因发生了突变,可能是转录水平的降低导致H+-ATPase酶蛋白的表达量降低,进而影响酶活力.为进一步研究德氏乳杆菌保加利亚亚种H+-ATPase的调控机制奠定了基础.     

高产酸及耐酸性干酪乳杆菌的诱变筛选

为筛选高产酸及耐酸的干酪乳杆菌菌株,以干酪乳杆菌LC2W为出发菌株,分别对其进行紫外(Ultraviolet,UV)、亚硝基胍(Nitrosoguanidine,NTG)和硫酸二乙酯(Diethyl sulfate,DES)诱变以及人工胃液处理。结果显示,通过0.3 g/L的亚硝基胍处理30 min和紫外线照射30 s后得到的诱变菌株LC2W-NTG-12,LC2W-UV-11表现出高产酸及耐酸性能。相同条件下,出发菌株LC2W和突变菌株LC2W-NTG-12,LC2W-UV-11经24 h发酵后的滴定酸度分别为76.6°T和112.7°T,98.2°T,突变菌株产酸能力分别提高了47.13%、28.20%。当用p H为1.5的酸液处理2 h后,出发菌株和诱变菌株LC2W-NTG-12,LC2W-UV-11的致死率分别为76.44%、52.06%、56.36%,诱变菌株耐酸能力分别提高了24.38%、20.08%。而用0.16%DES处理30 min得到的诱变菌株LC2W-DES-33发酵后的酸度仅比出发菌株提高了14.10%,诱变效果并不明显。说明亚硝基胍诱变可有效提高干酪乳杆菌的产酸及耐酸性能。     

乳杆菌胞外多糖抗氧化活性研究

从本实验室保藏的8株产胞外多糖的乳杆菌:干酪乳杆菌-Y3,干酪乳杆菌-Y4,干酪乳杆菌-Y16,植物乳杆菌-Y41,植物乳杆菌-Y42,植物乳杆菌-Y44,干酪乳杆菌-Y35,鼠李糖乳杆菌LGG中,筛选出1株产抗氧化活性多糖的菌株,评价其抗氧化性并分析其结构。采用酸沉醇提法从8株乳杆菌的MRS培养液中提取胞外多糖,并用苯酚硫酸法和考马斯亮蓝法测定粗多糖和蛋白含量,同时测定胞外多糖的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基(DPPH)清除率、2,2’-连氮基-双-(3-乙基苯并二氢噻唑啉-6-磺酸)自由基(ABTS)清除率、羟自由基(·OH)清除率、铁离子还原力(FRAP)、氧自由基吸收能力(ORAC)及对ABAP氧化损伤HT-29细胞的保护作用,以评价8株菌胞外多糖抗氧化活性。通过主成分分析法得到产高抗氧化活性胞外多糖的菌株为Y42。进一步研究发现:随着菌株Y42胞外多糖作用浓度的降低,对ABAP氧化损伤HT-29细胞的保护作用降低,然而都显著高于氧化损伤组(P0.05)。菌株Y42胞外多糖显著上调HT-29细胞过氧化物酶和超氧化物歧化酶的表达量(P0.05),HT-29细胞内谷胱甘肽过氧化物酶活性也显著高于氧化组(P0.05)。菌株Y42胞外多糖由中性多糖和酸性多糖组成,其单糖组成为甘露糖、葡萄糖醛酸、氨基葡萄糖、氨基半乳糖、半乳糖,它们的物质的量比为11.30∶3.51∶10.64∶7.53∶7.19。红外光谱扫描显示菌株Y42胞外多糖具有典型的特征吸收峰,属于吡喃糖环的骨架模式。     

新疆哈族奶酪中产蛋白酶非发酵剂乳酸菌的筛选及其系统发育分析

以采集10份新疆塔城地区哈萨克族牧民自制的奶酪为原料,用改良的ROGOSA和MRS两种培养基对其分离纯化,共筛选出43株菌种,其中球菌32株,杆菌11株。对筛选出的菌株进行产蛋白酶和菌株自溶能力测定,结合生理生化特性和16S rDNA序列同源分析和建立系统发育树分析,对挑选出的10株优势菌进行了菌株分子生物学鉴定,鉴定结果表明：菌株R6-6自溶度最高,为42.32%;而自溶度最低的菌株为R4-4,达到6.21%;菌株R2-2、R4-2、R4-7为表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）;菌株R3-5、R10-6为乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）;菌株R3-2为戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus）;菌株R6-6为干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）;菌株R9-5、R9-6为鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus）。其中产蛋白酶的最优势非发酵剂乳酸菌（NSLAB）菌株为乳酸片球菌（P. acidilactici）。     

低能N+注入诱变选育弱后酸化保加利亚乳杆菌

为获得弱后酸化保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）,采用低能N+注入技术对保加利亚乳杆菌DL1进行诱变,经中间培养后用青霉素进行筛选。结果表明,在注入能量为25 keV、注入剂量为1.5×1015 ions/cm2的条件下进行诱变,并用2.0 mg/mL青霉素处理2 h后,通过筛选最终得到一株后酸化较弱的突变菌株DL1-3。与出发菌株DL1相比,突变菌株DL1-3在25 ℃条件下贮藏后,后酸化程度降低18.8%,且在42 ℃条件下发酵脱脂乳的产酸能力差异较小,并可稳定遗传。     

奶牛源鼠李糖乳杆菌的12C6+重离子束诱变选育

本研究利用中科院重离子加速器释放的12C6+重离子束作为辐射诱变源,以酸斑值（HC）和抑菌圈值为指标,对鼠李糖乳杆菌JF12-1进行功能性诱变。通过致死率和正负突变率确定诱变的最佳辐照剂量;对最佳辐照剂量下的突变菌株利用酸斑法进行初筛,抑菌圈法复筛,而后通过连续传代之后检测乳酸含量变化来测定遗传稳定性,并对遗传稳定菌株进行16S rDNA测序,定位其突变位点。结果显示辐照剂量为300 Gy时,致死率为79.86%,正突变率为30.33%,负突变率为5.38%,确定为最佳诱变剂量;酸斑法初筛最佳诱变剂量下的突变菌株,得到20株HC值较原始野生菌株提高25%以上的突变株;抑菌法复筛得到8株体外抑菌性较原始野生菌株提高15%以上的菌株;遗传稳定性测定发现这8株突变乳酸菌株产乳酸稳定性良好;16S rDNA测序发现原始野生型菌株JF12-1的可能突变位点不在16S rRNA基因上,促使其产酸和抑菌性能增强的突变位点可能发生在其他基因区段。利用12C6+重离子束成功诱变选育出了高产乳酸及体外抑菌性优良的功能性鼠李糖乳杆菌稳定株,为下一步深入开发该菌株提供了较好的理论基础和应用依据。     

基于人工神经网络耦联遗传算法（BP-GA）优化干酪乳杆菌LTL1361冻干保护剂配方

为提高干酪乳杆菌LTL1361在真空冷冻干燥过程中的冻干存活率,以脱脂乳为基础保护剂,通过单因素实验以及Plackett-Burman试验确定影响干酪乳杆菌LTL1361冻干存活率的主要因素,基于上述试验结果进行Box-Behnke响应面试验设计构建数据集,并构建人工网络耦联遗传算法（BP-GA）模型对干酪乳杆菌LTL1361的冻干保护剂配方进行深层模拟预测。结果表明:采用单因素及Plackett-Burman试验筛选出主要影响菌株冻干存活率的三个因素为:海藻糖、谷氨酸及甘露醇,并确定将上述三种因素与基础脱脂乳为优化条件开展后续试验。通过构建BP-GA模型进行全局寻优,得到干酪乳杆菌LTL1361的最佳保护剂浓度配比为脱脂乳10.3%、谷氨酸0.8%、海藻糖6.7%和甘露醇4.0%,此时菌株的最高冻干存活率达到89.56%,经过与响应面模型结果比较,发现BP-GA模型具有更好的预测性能。利用BP-GA模型,本研究探索出了一种较高冻干存活率的益生菌冻干保护剂配方,并对制备高活性菌株冻干制剂以及商业化直投式发酵剂研发提供参考。     

低能N+离子注入阿维菌素B1a生产菌的诱变选育

以阿维菌素生产菌阿维链霉菌为研究对象,通过低能N+离子注入法对阿维链霉菌进行诱变选育。根据其存活率和突变率,确定最佳的诱变条件为：诱变能量为16 keV,诱变剂量为160×1014 ions/cm2。经过诱变后筛选获得高产突变菌株AVE-10-N102-26。该菌株发酵产阿维菌素B1a含量为3 012 μg/mL,较出发菌株AVE-10提高了25.7%;经多次传代试验结果证明其遗传稳定性较好。     

重离子束辐照选育高产细菌素植物乳杆菌

采用重离子束12C6+对产细菌素植物乳杆菌Lp1进行辐照选育,分析比较了不同辐照剂量下致死率和突变率,并通过双层琼脂扩散法筛选高产细菌素突变菌株。在辐照剂量300 Gy时,出发菌株植物乳杆菌Lp1的致死率和正突变率分别为86.3%和28.28%。在300 Gy辐照菌悬液中,分离筛选出高产细菌素突变菌株Lp092、Lp085,以大肠埃希氏菌为指示菌抑菌圈直径比出发菌株Lp1分别扩大了20.64%、19.36%,以金黄色葡萄球菌为指示菌抑菌圈直径比出发菌株Lp1分别扩大了17.16%、14.14%,经过连续传代5次实验,2株菌株Lp092、Lp085均具有良好的产细菌素遗传稳定性。     

luxS基因对盐胁迫下植物乳杆菌生长及细菌素合成的影响

以植物乳杆菌KLDS1.0391野生株及其luxS基因缺失突变株为研究对象,探究luxS基因对该菌盐耐受能力的影响,并测定在0%、2%、3%、4%和6%质量分数NaCl胁迫条件下,luxS基因缺失对该菌生长及细菌素合成的影响,采用实时荧光定量聚合酶链式反应（polymerase chain reaction,PCR）技术在转录水平上测定该菌细菌素合成相关基因的表达水平。结果表明：随NaCl质量分数的升高,2 株菌的存活率均逐渐下降,当NaCl质量分数大于3%时,相同条件下野生株对盐的耐受能力显著强于突变株（P＜0.05）;除此之外,NaCl质量分数越高,菌株进入稳定期的时间越向后延迟,luxS基因缺失突变株在各NaCl质量分数下生长及细菌素合成能力均显著弱于野生株（P＜0.05）。实时荧光定量PCR结果显示,当培养至稳定期24 h时,细菌素结构基因plnEF以及双组分调节基因plnD和plNC8HK均因luxS基因的缺失,表达显著下调（P＜0.05）。因此,luxS基因缺失显著降低植物乳杆菌KLDS1.0391盐耐受能力,并且在NaCl胁迫条件下,该菌生长及细菌素合成能力也因luxS基因缺失而显著下降。     

具有ACE抑制活性乳酸菌菌株的筛选与鉴定

以ACE抑制活性和蛋白水解活性为检测指标,选择138株乳酸菌为出发菌株,筛选出具有强ACE抑制活性的乳酸菌菌株.结果表明,筛选出具有强ACE抑制活性的4株乳酸菌,其中3株菌为瑞士乳杆菌,1株菌为干酪乳杆菌.瑞士乳杆菌KLDS1.0485和干酪乳杆菌KLDS1.0486比例为1:1,制成的发酵乳ACE抑制活性可达到61.55%.因此,组合瑞士乳杆菌KLDS1.0485和干酪乳杆菌KLDS1.0486可作为制备乳源ACE抑制肽的优良菌株.     

细菌发酵生产L-乳酸高产菌株的选育

本文利用紫外线诱变方法，对出发菌株干酪乳杆菌YBQ1-1进行诱变处理，以CaCO3-溴甲酚紫平板、高锰酸钾-溴化钾平板、高糖平板、乳酸梯度平板、纯乳酸平板进行筛选，最后得到一株正向突变株YBQH2-14，其L-乳酸产量达到93g／L，对糖转化率达到77．5％，比出发菌株产酸提高48．5％。