化学诱导剂对法夫酵母合成虾青素的影响及其机理研究

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虾青素是一种目前世界上发现的最强的天然抗氧化剂,具有广阔的应用潜力。但是虾青素的生产远不能满足其工业化的需求,本文的目的是找到一种可以增加虾青素产量的化学诱导剂,并评估在该诱导剂的条件下,法夫酵母中虾青素合成的调控机制。本文使用了一种能在25℃环境下生长并且积累虾青素的红法夫酵母,通过在其培养基中添加代谢物及其前体物质、氧化剂类、植物激素及其类似物、信号转导因子等几类化学诱导剂,利用高效液相色谱法对法夫酵母发酵产生的虾青素产量进行测定,最终筛选出一种能使虾青素产量显著提高的化学诱导剂为赤霉酸。实验结果表明在培养基中添加浓度为500 mg/L的赤霉酸时,虾青素的产量最高可达到432.24μg/g,比对照组产量提高了约1.5倍。为了进一步探索赤霉酸在法夫酵母合成虾青素过程中的作用机理,利用基于质谱的代谢组学LC-MS技术结合转录组学来分析在赤霉酸诱导条件下的法夫酵母的代谢组和转录组特性,并鉴定与虾青素积累相关的差异代谢物和差异基因。结果发现,经过赤霉酸诱导后,差异代谢物在氨基酸代谢途径上进行富集,这些差异代谢物主要包括谷氨酸、精氨酸、鸟氨酸等。并且发现添加赤霉酸对脂肪酸代谢途径和ABC转运蛋白途径有显著作用,增加了脂肪酸去饱和酶基因和ABC转运蛋白基因的表达,并增加了不饱和脂肪酸的含量。这些结果表明,不饱和脂肪酸的含量在虾青素的积累中起重要作用,而ABC转运蛋白有可能是与虾青素的细胞外排有关。本研究揭示了赤霉酸诱导的虾青素合成的代谢机制,在法夫酵母合成虾青素的代谢机理和代谢调控网络层面起到了重要的作用,也为进一步探索转运蛋白工程技术提高虾青素生产的新策略奠定了基础。
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