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本论文以头孢菌素C产生菌顶头孢霉菌为研究对象,通过传统理化诱变选育、复合诱变选育、推理选育及递归原生质体融合(Genome shuffling)技术选育,筛选头孢菌素C高产菌株,并进行相关发酵特性的研究和发酵条件优化实验,为顶头孢霉工业生产提供了菌株优化改良的实验思路。首先,以顶头孢霉ys-3为出发菌株通过紫外线、亚硝酸及其复合诱变技术进行菌种的初步优化选育,摸索合适的诱变剂量,确定最佳紫外诱变条件为30 W紫外灯下15 cm处照射120 s,亚硝酸诱变条件为亚硝酸浓度50 mmol/L,诱变处理120 s时为最佳,多轮次诱变积累,共挑选出879株诱变子,通过琼脂柱托盘抑菌高通量筛选,获得了高产菌株FH-127,较出发菌株抑菌圈直径提高了80%。然后,以诱变菌株FH-127为出发菌株,根据头孢菌素C的生物合成途径,选择丙二酸、重金属铜离子和头孢菌素C钠盐作为筛选耐受压力,确定丙二酸、铜离子、头孢菌素C钠盐浓度分别为1%、0.06%、8 g/L时为临界耐受浓度,分别收集得到铜离子耐受菌株269株,丙二酸耐受菌株187株,终产物耐受菌株273株,经过琼脂柱托盘抑菌实验初筛,摇瓶发酵HPLC复筛,获得高产耐受菌株T-01069、TB-69068、TBC-68187、TBC-68071,为下一步Genome shuffling融合奠定基础。采用Genome Shuffling技术,对原生质体制备菌龄,酶解时间及高渗液的选择进行优化,确定了最佳原生质体制备条件和再生方式,在30% PEG 6000介导下对紫外和加热双亲灭活的原生质体进行融合10 min,PDA培养基双层平板再生,并将所得的性状优良突变株进行递归融合选育,琼脂柱抑菌筛选并通过HPLC检测,将选育出的多优良性状进行整合,获得高产融合子G4-13,且比原始菌株产量提高101.4%。在对最终筛选出的高产菌株遗传稳定性实验后,还研究了该菌株的发酵特性,首先分析了发酵过程中菌株对豆油的利用能力,降低了豆油添加量。随后对豆油进行了硅胶柱层析,初步分为极性、中极性和弱极性组分,通过比较发现中弱极性的组分更有利于头孢菌素的合成。接下来还进行了发酵环境的优化实验,分别对其进行接种菌龄、发酵周期及发酵温度优化实验,最终确定最佳优化条件为:接种膨大菌丝阶段时期菌种,控制发酵温度前期28℃,后期25℃,发酵136 h后,此条件HPLC检测头孢菌素C的含量最大。通过发酵特性优化实验,最终减短顶头孢霉发酵周期,降低生产头孢菌素C发酵过程中的豆油添加量和动力高耗问题,为大规模的工业生产降低成本提供很好的实验依据。