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漆酶(Laccase,EC.1.10.3.2)是一种含铜的多酚氧化还原酶,具有降解木质素、去除酚类和芳胺类化合物等作用,在环境保护、造纸工业、食品工业上具有广阔的应用前景。本研究从筛选出高产漆酶的优良菌株入手,采用cDNA-AFLP技术克隆与漆酶基因表达有关的差异片段,通过分析鉴定,了解相关基因对漆酶表达的影响,以初步了解真菌漆酶分泌调控机制。主要研究结果如下:
1.本实验采用愈创木酚作为指示剂筛选产漆酶菌株,筛选获得31株产漆酶菌株,其中木霉LaTr01菌株具有生长快、产酶培养周期短的特点,在培养36h后开始产生漆酶,培养48h-60h可得到产酶高峰,是一株生产真菌漆酶的优良菌株;TR16菌株产漆酶能力强,根据正交试验得出最优组合的漆酶酶活峰值可达到69340 U/L。
通过单因素和正交试验优化漆酶发酵条件,结果表明:LaTr01菌株产漆酶的最佳条件为:5g/L酵母提取物、20g/L麦芽糖、1.5mmol/LCu2+浓度,Cu2+加入时间为培养24h后:Le1菌株产漆酶的最佳条件:2g/L酵母提取物、20g/L麦芽糖、1.0mmol/L Cu2+浓度,Cu2+加入时间为培养6d后;TR16菌株产漆酶的最佳条件:2g/L酵母膏、20g/L麦芽提取物、1.5mmol/LCu2+浓度,Cu2+加入时间为培养6d后。
2.运用cDNA-AFLP方法克隆TR16菌株漆酶差异表达的相关基因,得到92条差异片段。通过在NCBI上BLASTn和BLASTx比对,有21个差异片段与已知功能基因片段具有高度同源性(E<2e-13),其余的71个克隆在NCBI上没有同源性序列或者与功能未知的蛋白高度同源,表明这些差异片段所代表的基因序列尚未测定和研究。对所获得的21个差异片段表达的蛋白可能的生物学功能进行分类,可分为以下6个功能组:与漆酶功能类似的蛋白、影响漆酶活性的蛋白、代谢相关的蛋白、信号传导相关蛋白、转录调控蛋白、翻译后修饰的功能蛋白。这些已知功能基因的表达可能参与了漆酶表达的调控,也可能与漆酶诱导阻遏的应激表达有关。
3.从cDNA-AFLP技术克隆得到的片段中选取3个差异片段(ZL321、ZL533、ZL242)和TR16漆酶基因片段进行半定量RT-PCR分析,研究各片段在TR16不同培养时间(10d,12d,14d)中的表达模式。结果表明:ZL321、ZL533、ZL242分别在1、2、3号培养条件下存在表达,其表达模式的强弱与TR16漆酶基因片段呈一定的正相关性。其中,片段ZL321编码的蛋白与乙醇脱氢酶高度同源,ZL321对漆酶基因的上调作用可能与乙醇对漆酶的诱导相关。ZL533编码的蛋白与细胞分裂素活化蛋白激酶(MAPK)具有高度的同源性,其表达可能与菌株的应激效应有关,通过环境应激,调节漆酶的表达。片段ZL242表达的蛋白与甘露糖-6-磷酸酶同源,ZL242可能对木质素过氧化物酶系具调节作用,从而间接地作用于漆酶表达的调节。