青霉素是重要的?-内酰胺类抗生素,青霉素高产菌株的选育是提高青霉素产量的最有效的途径之一,目前,菌种选育的主要策略有两种,其一是理性策略,即根据菌株已知的代谢途径及调控机制,有目的进行途径或基因改造策略,其二是非理性策略,包括完全随机策略或半理性策略,即在不清楚或不完全清楚代谢途径及调控机制的背景下,对菌株进行遗传改变,从大量突变株中获得优秀菌株。青霉素属于次级代谢产物,受多种信号的调节控制,并且,现有的优秀菌株再次遗传改造更容易导致负突变,因此采用非理性策略进行菌株筛选更为适宜,非理性策略主要分为两个阶段:(1)获得大量突变株;(2)筛选大量突变株。本研究主要任务是建立筛选大量突变株的平台,即高通量的筛选平台。高通量的筛选平台有两个技术体系:其一是高通量的培养技术,其二是高通量的检测技术,两个技术相辅相成构成一个完整的筛选平台。本研究创造性的完成了产黄青霉的高通量的培养技术,采用24孔板漂浮静止培养,解决了丝状真菌微孔培养的溶氧难题,培养过程简单,体系稳定,比传统的摇瓶培养效率至少提高50倍,即每天至少可以同时培养5000株单孢子菌株,并且培养结束时,可以同时获得高产菌株的无性孢子。本研究创造性的完成了青霉素的高通量的检测技术,采用青霉素酶对青霉素的专一降解原理,辅助碘液与淀粉的指示系统,建立了准确、快速、不受发酵液其它组分干扰的高通量的检测技术,该技术既可以高通量定量检测,即在10 min内完成超过100个样品的青霉素测定,更可以高通量完成筛选检测,即在10分钟内完成500个样品的相对比较,淘汰90%的低效价菌株,比现有液相检测方法效率至少提高100倍。对建立的高通量筛选平台进行了初步运行与验证:采用紫外和亚硝酸诱变产黄青霉菌体,获得480个突变株,筛选出一株生长快,产孢早的菌株,微培养体系效价10457 U/mL,摇瓶效价21442 U/mL,比一般菌株发酵周期缩短10h,摇瓶发酵单位平均提高了7.90%。采用该筛选平台的高通量的培养技术,研究了影响青霉素孢子产生的因素以及该因素与青霉素产生之间的关系。总之,本研究创新点是:建立了产黄青霉的高通量培养技术和高通量的检测技术,形成了完整的高通量的筛选平台,为非理性策略的大规模菌种选育奠定了基础。