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細菌纖維素生產菌的常壓室溫等離子體誘變育種及發酵條件優化

作者:天木生物 發布時間:2019/01/23 瀏覽量:1826

細菌纖維素生產菌的常壓室溫等離子體誘變育種及發酵條件優化

河南工業大學學報

  本期為您推薦河南工業大學生物工程學院惠明研究團隊發表在《河南工業大學學報》上的一篇文章:細菌纖維素生產菌的常壓室溫等離子體誘變育種及發酵條件優化。

文章簡要內容如下:

  細菌纖維素(Bacterial cellulose,BC)是1886年Brown在發酵的醋表面發現的,并命名其產生的菌株為木醋桿菌(Acetobacter xylinus)。BC與其它植物纖維素相比,具有更優良的性質,并且沒有任何毒性或過敏副作用。從自然界分離得到的野生型生產菌的生產能力有限,達不到大規模生產的要求。雖然已有學者利用傳統的誘變手段獲得了高產菌株(9.3g/L),但這些傳統的誘變手段會對操作者產生一定的人身傷害。

  本研究中,采用常壓室溫等離子體(ARTP)誘變技術對目的菌株 Komagataeibacter xylinus 進行誘變,選育BC高產株,經10次傳代發酵驗證其遺傳性較穩定。在單因素實驗基礎上,以BC產量為響應值,采用Plackett-Burman、Central composite design試驗設計法進行響應面分析。結果表明,高產菌株G31的最佳發酵工藝條件為葡萄糖:甘露醇(1:1)4.0g/100mL、MgSO4·7H2O 0.13g/100mL、冰乙酸0.25mL/100mL。在此發酵條件下,BC產值為8.49g/L,與預測值8.61g/L相差不大,是初始菌株發酵產量的2.53倍。

  常壓室溫等離子體(ARTP)誘變是近年來快速發展的新型微生物誘變育種方法,主要利用等離子中的活性粒子改變細胞壁或細胞膜的結構及通透性,引起基因損傷,使微生物的基因序列和代謝網絡發生明顯變化,進而引起微生物的基因突變。ARTP誘變系統具有操作簡單、突變高效、對人體和環境極為安全等特點,可以快速誘變細菌、真菌等微生物,且極易獲得遺傳性穩定的突變株。本研究對Komagataeibacter xylinus 進行ARTP誘變,篩選到高產突變株,利用響應面法進行發酵培養基優化,進一步提高細菌纖維素的產量,從而為工業化大規模生產奠定基礎。

文章精彩內容如下:

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圖2 突變株復篩生產BC產量

*表示差異性顯著(P<0.05)

**表示差異性極顯著(P<0.01)


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圖3 突變株的遺傳穩定性


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圖4 碳源、硫酸鎂、冰乙酸交互作用對BC產量響應圖及等高線


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