谷氨酸棒杆菌关键酶活性与苏氨酸高产的关系

从微生物代谢途径和关键酶活性的关系入手,分析了谷氨酸棒杆菌的两种关键酶活性及其与L-苏氨酸产量的关系.发现谷氨酸棒杆菌随着遗传特性的变化,其高丝氨酸脱氧酶的活性从原始菌株WS4006的0.124 9 U增加到Y-1(L-Met+L-Lys-+AHVr+Ile-)的0.416 0 U,是出发菌的3.33倍,天冬氨酸激酶的活性由24 U达到39 U,是出发菌的1.65倍,L-苏氨酸产量达到4.14g/L,比出发菌产量0.31g/L提高了14.03倍.     

谷氨酸棒杆菌信号肽探测载体的构建及强信号肽筛选

强信号肽的使用是提高蛋白分泌效率的关键,筛选强信号肽具有重要的应用价值。本试验以大肠杆菌-谷氨酸棒杆菌基础穿梭载体pAU2为骨架,以枯草芽孢杆菌的碱性丝氨酸蛋白酶AprE为报告蛋白,分别使用强启动子tac-M和谷氨酸棒杆菌核糖体结合位点一致序列来控制报告基因的转录和翻译,成功构建谷氨酸棒杆菌信号肽探测载体pAU20。分别对来自枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、以及谷氨酸棒杆菌中共16种Sec型信号肽编码序列进行PCR扩增,与pAU20连接,转化谷氨酸棒状杆菌,获得重组信号肽探测载体工程菌株。工程菌株摇瓶发酵培养物上清液AprE酶活测定结果表明,C. glutamicum/pAU20-Vpr、C. glutamicum/pAU20-BprA上清液比酶活分别为180.02和167.6U/mg蛋白质,均显著高于C.glutamicum/pAU20-cgr2070上清液比酶活(105.09 U/mg蛋白质);C. glutamicum/pAU20-oppA、C. glutamicum/pAU20-Epr、C. glutamicum/pAU20-cgr2063和C.glutamicum/pAU20-ywaD上清液比酶活分别为96.68、86.18、82.52和80.56U/mg蛋白质,均稍低于C. glutamicum/pAU20-cgr2070上清液比酶活。这些结果表明,信号肽Vpr、BprA、cgr2070、oppA、Epr、cgr2063和ywaD都属于谷氨酸棒杆菌强信号肽。     

谷氨酸棒杆菌Cgl0864基因强启动子的鉴定

鉴定强启动子可为谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)代谢工程育种及重组蛋白生产提供高效的基因表达调控元件,但谷氨酸棒杆菌内源性强启动子的鉴定鲜有报道。本试验进行谷氨酸棒杆菌ATCC13032菌株细胞全蛋白二维电泳并对高表达蛋白质斑点进行质谱分析,选取分子量大小约为30 kDa、等电点约为4.6的斑点作为研究对象,分析其所对应蛋白编码基因的启动子。启动子预测结果表明,谷氨酸棒杆菌Cgl0864基因启动子P0864转录活性强。将强启动子Ptac-M和启动子P0864分别插入启动子探测载体pDXW-11,转化ATCC13032菌株感受态细胞,获得工程菌株C. glutamicum/pDXW-11-Ptac-M和C. glutamicum/pDXW-11-P0864。氯霉素耐受性试验结果显示,菌株C.glutamicum/pDXW-11-Ptac-M和C.glutamicum/pDXW-11-P0864的氯霉素耐受性分别为30和40μg/mL;报告蛋白CAT氯霉素酰基转移酶活性检测结果显示,C.glutamicum/pDXW-11-Ptac-M和C.glutamicum/pDXW-11-P0864菌株细胞抽提物上清液CAT蛋白氯霉素酰基转移酶比活力分别为4.50和6.12 U/mg;氯霉素乙酰基转移酶基因cat转录水平的荧光定量PCR试验检测结果显示,cat基因在启动子P0864的控制下,其转录水平是在Ptac-M控制下转录水平的1.84倍。以上结果表明,谷氨酸棒杆菌Cgl0864基因启动子P0864是强启动子。     

谷氨酸棒杆菌麦芽寡糖基海藻糖合成酶基因的克隆与表达

采用PCR方法从谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）基因组中分离得到2.4 kb的麦芽寡糖基     

纳豆芽孢杆菌谷氨酸脱氢酶基因的克隆、表达及酶活性测定

纳豆芽孢杆菌谷氨酸脱氢酶(GDH)是纳豆发酵产氨的关键酶.本文以纳豆芽孢杆菌基因组DNA为模板,根据枯草芽孢杆菌的GDH编码基因(RocG)序列设计引物,进行PCR扩增,再经pMD19-T质粒TA克隆,获得了全长为1275 bp、与RocG基因同源性为98%的纳豆芽孢杆菌GDH的编码基因.构建原核表达载体pET28a-GDH,转化至E.coli BL21(DE3)进行体外诱导表达.表达的包涵体在超声破菌、变性、纯化和复性后,经SDS-PAGE分析得到了47 kDa的特异条带.纳豆芽孢杆菌GDH同时具有NAD+和NADP+依赖活性,酶活分别为6.7723 U·mg-1蛋白和9.4205 U·mg-1蛋白.     

谷氨酸棒状杆菌乙酸盐代谢PTA、AK、ICL和MS酶活性研究

从谷氨酸棒状杆菌乙酸盐代谢中涉及的磷酸转乙酰酶PTA、乙酸盐激酶AK、异柠檬酸裂解酶ICL和苹果酸合成酶MS 4种酶入手,建立了一套稳定的酶活性测定方法,并对这些酶在葡萄糖和乙酸盐不同碳源代谢中的酶活性特征进行了比较分析,发现碳代谢中存在葡萄糖效应;乙酸盐对谷氨酸棒状杆菌PTA、AK、ICL和MS酶活性有明显的诱导作用.     

ICL、ICDH、ODH和GDH酶与L-谷氨酸的合成

通过对对数生长期细胞的异柠檬酸裂解酶（ICL）、异柠檬酸脱氢酶（ICDH）、α-酮戊二酸脱氢酶（ODH）和谷氨酸脱氢酶（GDH）的分析以及对细胞L-谷氨酸产生量和发酵残糖的综合分析,发现由于乙醛酸循环关键酶ICL的缺失,L-谷氨酸产生量大幅下降,说明乙醛酸循环是谷氨酸棒杆菌中的主要回补途径,L-谷氨酸合成需要乙醛酸循环。在保证乙醛酸循环回补功能的前提下,提高ICDH活性,减弱ODH活性,有利于L-谷氨酸的合成。     

纳豆芽孢杆菌脲酶酶学性质的研究

为了研究不同的碳源、氮源和不同的培养条件对纳豆芽孢杆菌(Bacillus subtilis natto)脲酶产量的影响,以及不同温度、pH和几种金属离子对脲酶活性的影响,采用了滴定法(国标法,标准号GB/T 1356787-1997)和Bradford蛋白浓度测定试剂盒测定不同碳源、氮源和不同培养条件培养的纳豆芽孢杆菌(CGMCC No.2801)脲酶总活性和浓度,以及不同温度、pH和金属离子条件下的脲酶活性。结果表明,当以谷氨酸为氮源、蔗糖为碳源、pH7、37℃条件下培养12h时脲酶的浓度最高,为57.2μg/mL。脲酶催化反应的最适条件为35℃、pH 7。实验选用的5种金属离子对脲酶活性均有抑制作用,抑制强度为Cu2+Zn2+Fe2+Mg2+Mn2+,最大抑制率为36.4%。这些结果为纳豆芽孢杆菌脲酶的进一步研究及低产氨纳豆芽孢杆菌的构建奠定了基础。     

谷氨酸棒杆菌乳酰谷胱甘肽裂合酶基因克隆、表达及活性分析

乳酰谷胱甘肽裂合酶是生物体内降解丙酮醛的重要酶之一。食品级微生物谷氨酸棒杆菌ATCC13032基因组上的NCgl0106预测为乳酰谷胱甘肽裂合酶基因,但尚缺乏实验验证。本试验首先通过pCR技术扩增出预测的谷氨酸棒状杆菌ATCC13032乳酰谷胱甘肽裂合酶基因lac,并将之与表达载体pET-28a连接,转化BL21(DE3)感受态细胞,成功获得工程菌E.coli BL21(DE3)/pET-28a-lac。然后,使用IpTG诱导E.coli BL21(DE3)/pET-28a-lac表达重组蛋白Lac。SDS-PAGE试验结果表明:重组Lac蛋白在大肠杆菌进行了可溶性表达,其分子量约为14 kDa。最后对重组Lac蛋白进行了分离纯化、活性检测及酶学特性分析。应用His-tag纯化获得的重组蛋白溶液浓度为604.9μg/mL;活性检测显示重组Lac蛋白能催化丙酮醛和谷胱甘肽生成S-D-乳酰谷胱甘肽,表明谷氨酸棒杆菌lac基因是乳酰谷胱甘肽裂合酶基因;酶学特性分析表明重组乳酰谷胱甘肽裂合酶的最适反应温度为60℃,最适反应pH为7,金属离子K~+和Ca~(2+)对其活性略有增强作用,Ba~(2+)对酶活性几乎没有影响,Zn~(2+)、Mg~(2+)和Fe~(2+)对酶活性有一定的抑制作用,Co~(2+)和Mn~(2+)几乎完全抑制其活性,酶反应米氏常数K_m值为0.223 2 mmol/L,最大反应速率为0.025 mmol/(L·min)。     

天冬氨酸激酶(AK)编码基因的克隆及其序列分析

用PCR方法从谷氨酸棒杆菌突变株ZL9601基因组中扩增获得了天冬氨酸激酶(AK)编码基因,并对该基因编码区(1263bp)进行了序列分析。结果表明：本文扩增的AK基因编码与文献报道的序列基本一致,通过与不同作者克隆的AK基因序列进行比较,同源性最高达99．7％,最低达97．2％。这些碱基的差异均表现为碱基取代,多数碱基取代未引起编码氨基酸的改变,仅有少数碱基取代导致编码氨基酸的变化。由此可见,谷氨酸棒杆菌AK基因的碱基序列存在着多态性。     

谷氨酸脱羧酶和谷氨酸脱氢酶基因的串联表达及其对GABA产量影响

为构建一株无外源L-谷氨酸(L-Glu)条件下可直接转化葡萄糖生产γ-氨基丁酸(GABA)的安全基因工程菌,将植物乳杆菌GABA合成途径的关键酶——谷氨酸脱羧酶基因gadB与L-Glu合成途径中的关键酶谷氨酸脱氢酶基因gdh进行串联表达,导入产谷氨酸菌株谷氨酸棒杆菌SF016中,检测其对L-Glu及GABA产量的影响。经摇瓶发酵40h重组菌SF016-pgg谷氨酸脱羧酶的酶活达0.63mol·min~(-1)·g~(-1),而谷氨酸脱氢酶的酶活达0.131mol·min~(-1)·g~(-1),比原始菌株提高了约2.0倍。重组菌SF016-pgg以葡萄糖为碳源,通过40h发酵罐发酵可积累产生23.12g·L~(-1)的GABA,说明串联表达gadB和gdh基因有效实现重组菌在以葡萄糖为单一碳源、无外源L-Glu存在的培养基中直接发酵生产GABA。该生产方式的成本明显降低,且产品的安全性高,可用于食品、饲料或医药等行业。     

异柠檬酸裂解酶抑制剂对L-谷氨酸合成的影响

[目的]研究琥珀酸和苹果酸对L-谷氨酸合成的影响。[方法]以谷氨酸棒杆菌的典型茵株Corynebacterium glutamicum ATCC 13032为供试菌株,研究琥珀酸和苹果酸对细胞生长、L-谷氨酸的合成、发酵液中的残糖量以及细胞中异柠檬酸裂解酶活性的影响。[结果]琥珀酸对异柠檬酸裂解酶的活性具有部分抑制作用。在0-5．0g／L范围内,琥珀酸的添加提高了L-谷氨酸发酵的糖酸转化率,细胞生长和L-谷氨酸分泌受到抑制,残糖量增大。苹果酸的添加降低了异柠檬酸裂解酶的活性和L-谷氨酸的产量,残糖量和细胞生长没有明显的规律性变化。同时添加琥珀酸和苹果酸各2．0g/L时,异柠檬酸裂解酶的活性和细胞生长都有所下降,L-谷氨酸的产量和残糖量没有明显变化。[结论]添加琥珀酸增加了L-谷氨酸的产量,添加苹果酸则降低了L-谷氨酸的产量。     

解淀粉芽孢杆菌LC03 的分离及其芽孢漆酶性质研究

为获得性能优良的细菌漆酶,利用含铜富集培养基从森林土壤中分离到一株具有较好漆酶活性的细菌菌株 LC03,经生理生化实验和16S rDNA 序列分析鉴定为解淀粉芽孢杆菌。该菌株培养6 d 后的芽孢漆酶活性最高,可 达48.5 U/ g。菌株LC03 的芽孢漆酶氧化底物2,2忆鄄联氮鄄双鄄(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸) (ABTS)和丁香醛连氮的最 适pH 值分别为3.8 和6.8,以丁香醛连氮为底物时的最适反应温度为60 益。该芽孢漆酶具有较好的稳定性,经70 益处理10 h 或pH 9.0 条件下放置10 d 仍能保持漆酶活性,同时对抑制剂SDS 和EDTA 具有一定的抗性。Li+ 、 Na+ 、Mg2 + 、Ca2 + 、Ba2 + 、Al3 + 对漆酶活性有促进作用,Ag+ 、Mn2 + 、Hg2 + 、Co2 + 对其抑制作用比较明显。解淀粉芽孢 杆菌LC03 的芽孢漆酶在高温和碱性条件下优良的稳定性为其在工业废水处理等领域的应用奠定基础。      

抗肉桂醛益生菌的筛选、鉴定和益生特性评价

为了筛选适合添加于含肉桂醛饲料的水产益生菌,从饲喂肉桂醛的半滑舌鳎肠道中筛选5株芽孢杆菌,同时选用笔者所在实验室保存的35株潜在益生菌,以定性定量法筛选具有高水解酶活性且抗肉桂醛的菌株并鉴定。通过福林-酚法、3,5-二硝基水杨酸法定量测定各菌株的蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶活性;进一步以生长抑制法确定各菌株耐受肉桂醛的能力,以16S rDNA序列鉴定优势菌株。结果表明,9种芽孢杆菌具有较强的益生特性,其中菌株1-D的蛋白酶活性最强,为(10.137±0.046) U/mL,菌株8-D的淀粉酶活性最强,为(5.739±0.018) U/mL,菌株9-D的纤维素酶活性最强,为(63.436±0.006) U/mL,且这9株菌分别属于枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌,最高能够耐受浓度为2.5μmol/mL的肉桂醛。研究筛选的菌株,有作为益生菌应用于含肉桂醛饲料的潜力。     

产GABA发酵乳杆菌的筛选、发酵条件优化 及其谷氨酸脱羧酶基因的克隆

从酸菜汁中分离到一株具有谷氨酸脱羧酶活力的乳酸菌YS2,经过16S rDNA 序列分析鉴定为发酵乳 杆菌(Lactobacillus fermentum）。YS2 在含1% L-谷氨酸钠的MRS 培养基中,GABA 的产量达到4.37 g/L。对YS2 产 GABA 的碳源、氮源、初始pH 进行了初步优化,确定最佳条件为院以蔗糖为主要碳源,以蛋白胨和牛肉膏为氮源,初 始pH 6.0,在此条件下,GABA 产量达到5.68 g/L。通过PCR 顺利地扩增出了YS2 菌株的谷氨酸脱羧酶gadB 基因,将 PCR 产物与表达载体pEASY-E1 连接。测序结果表明,YS2 的谷氨酸脱羧酶与Lactobacillus fermentum F-6 的谷氨酸 脱羧酶序列一致性达到99%。重组酶与组氨酸标签融合表达,经镍柱亲和层析纯化出融合蛋白,电泳显示出56 kDa 的目的条带,纯化的重组酶表现出了酶活性(1.06 U/mg）。     

复合促生菌对小麦苗期生长和土壤酶活的影响

为研究适合小麦苗期生长的生物菌肥,以济麦22为试验材料,采用菌液浸种平皿试验和盆栽试验,研究5组复合菌(胶质芽胞杆菌+枯草芽胞杆菌+侧胞芽胞杆菌2个处理,侧胞芽胞杆菌+解淀粉芽胞杆菌+枯草芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌+侧胞芽胞杆菌+胶冻样芽胞杆菌、解淀粉芽胞杆菌+胶冻样芽胞杆菌+地衣芽胞杆菌各1个处理)对小麦苗期生理指标和土壤酶活性的影响。结果表明:侧胞芽胞杆菌+解淀粉芽胞杆菌+枯草芽胞杆菌效果较优,与对照相比,小麦芽长和主根长均增加10%左右;三叶期后5 d、12 d、19 d根长、地上部和地下部干重持续增加;根系活力、土壤脲酶、中性磷酸酶和过氧化氢酶活性相比对照极显著提高。该研究结果可为进一步筛选小麦专用菌肥提供科学依据。     

滨海滩涂盐碱地马齿苋生长及谷氨酸代谢特性

为明确滨海滩涂盐碱地上马齿苋生长、谷氨酸积累及合成关键酶活性的特性,在土壤盐分分别为0.9～1.9 g/kg(S_1)、2.3～3.5g/kg(S_2)、4.2～5.6 g/kg(S_3)的滩涂盐碱地设置田间小区试验,研究了不同盐分土壤上马齿苋的生长以及谷氨酸含量、合成关键酶——谷氨酸合成酶、谷氨酸脱氢酶活性在植株生育期内的积累特性。结果表明:(1)在S_2土壤盐分下生长的马齿苋,其生长指标(株高、生物鲜重、生物干重)、丙二醛含量与S_1盐分条件下无差异,说明马齿苋具有一定的耐盐性。(2)马齿苋在盐碱地上生长,随着生长期的延长,可溶性蛋白含量、叶片谷氨酸含量、谷氨酸合成酶活性均呈现逐步上升的趋势,其中,在60～90 d时达到较大值。90 d后,可溶性蛋白、谷氨酸含量、谷氨酸合成酶活性开始下降。谷氨酸脱氢酶活性逐渐提高。(3)随着土壤盐分增大,S_2水平下的马齿苋可溶性蛋白和叶片谷氨酸含量显著(P 0.05)高于S_1水平。当达到S_3水平时,含量开始下降。S_2水平下的谷氨酸合成酶和谷氨酸脱氢酶活性高于S_1水平,其中,谷氨酸合成酶活性差异不显著,谷氨酸脱氢酶活性差异显著。土壤盐分达到S_3水平时,2种酶活性显著降低。由此可见,选择沿海滩涂土壤盐分为2.3～3.5 g/kg的盐渍土地种植马齿苋,且植株在生长期为90 d时,生物量及品质最佳。     

谷氨酸棒状杆菌gdh基因在黄色短杆菌C-11中的克隆及表达

[目的]研究谷氨酸脱氢酶的表达对L-丝氨酸产率及发酵效率的影响.[方法]从谷氨酸棒杆菌模式菌株C.glutamicum ATCC39135中克隆出gdh基因,以大肠杆菌-黄色短杆菌穿梭表达载体pEC7为基础,构建重组质粒pEC7G,并转化黄色短杆菌B.flavum C -11,获得重组菌株C-11G.[结果]重组菌株C-11G的GDH酶活力提高32.7;,产酸率为15.28 g/L,比原宿主菌提高了33.80;.[结论]成功构建重组菌株C-11G,所克隆的gdh基因有较高表达活性,并对L-丝氨酸产量的提高有促进作用.     

施氮量对烤烟氮代谢关键酶活性的影响

试验采用土培方式,设置5个氮素水平来研究不同施氮量对烤烟氮代谢关键酶活性的影响。结果表明:施氮量在一定范围内对烤烟氮代谢关键酶活性均有促进作用,但过高则产生抑制,且不同酶、不同生育时期的作用浓度并不相同。移栽后7 d,烟叶硝酸还原酶活性(NRa)随施氮量的增加呈先增加后降低的变化趋势,施氮量≤5.45 g/株时,增施氮肥可促进NRa,有利于NO~-_3向NH_3的转化;5.45 g/株时,则因反应产物NO~-_2或NH~+_4浓度的增加抑制了NRa;烟叶谷氨酰胺合成酶活性(GSa)在旺长期和现蕾期时均随施氮量的增加呈先增加后降低的变化趋势,且GSa分别在5.45 g/株、8.18 g/株施氮量下达到最大值5.777 U/g、18.713 U/g,施氮量≤10.91 g/株条件下增施氮肥可促进谷氨酸含成酶(GOGATa),≥10.91 g/株时,则因Glu浓度过高抑制GOGATa。     

不同部位库拉索芦荟的抗氧化酶活性

为库拉索芦荟的开发利用提供参考,对不同部位(老叶凝胶、老叶皮+凝胶、中叶凝胶、中叶皮+凝胶、嫩叶凝胶、嫩叶皮+凝胶)库拉索芦荟的抗氧化酶活性进行测定与比较。结果表明:不同部位库拉索芦荟的抗氧化酶活性差异较大。库拉索芦荟老叶凝胶部位SOD活性最高,为59.84U,中叶皮+凝胶的CAT活性最高,为2.615U,老叶皮+凝胶的POD活性最高,为44.16U。开发SOD、POD应以库拉索芦荟老叶凝胶、皮+凝胶为原料;开发CAT应以库拉索芦荟中叶皮+凝胶为原料。