诱导子对链霉菌702合成农抗702的影响

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从链霉菌702发酵产物中分离提取抗真菌活性物质为多烯类大环内酯抗生素,命名为“农抗702”,该组分对真菌有明显的抑制作用,但链霉菌702合成农抗702的量很低。本文通过添加不同诱导子来提高农抗702的产量,研究了诱导子的筛选、优化、制备方法;以及最佳诱导子对链霉菌702细胞结构以及发酵过程的影响。其方法和结果总结如下:1)通过分别添加非生物诱导子、生物诱导子对链霉菌702菌株进行诱导,考察诱导子对菌株合成农抗702的促进作用。结果表明添加苏氨酸的发酵液中农抗702比对照提高了 30.25%。黑曲霉、桔青霉制备的诱导子作用不明显,而金黄色葡萄球菌制备的诱导子在64 h添加效果最佳;大肠杆菌制备的诱导子分别在0、32、64及96 h添加到培养物中都促进次级代谢物的产生,且在32 h添加时,诱导效果最佳,菌株农抗702产量比对照提高了 39.67%。苏氨酸和大肠杆菌诱导子的最适添加浓度分别为50 μg/mL和3 μg/mL,菌株发酵产物农抗702产量分别为对照的125.80%、151.13%。在单因素试验的基础上通过R软件对诱导子添加时间、添加浓度、培养时间,进行3因素五水平的响应面试备验,以次级代谢物的抑菌活性(抑菌圈大小)为响应值优化链霉菌702的培养条件,并验证响应面预测值和实际值的一致性。结果表明:大肠杆菌诱导子的添加时间为35.75 h,添加还原糖浓度3.09 μg/mL,培养时间为146.26 h,抑菌圈直径为23.75 mm,实际值与预测值拟合良好,说明利用响应面试验设计优化农抗702的培养条件是可行的。2)为了筛选高效大肠杆菌诱导子的制备方法,分别通过物理、化学方法破碎菌体获得诱导子,测定诱导子还原糖含量,在链霉菌702发酵过程中添加诱导子测定农抗702的含量,并采用有机溶剂萃取分离法对诱导子的主要作用成分进行初步分析。结果表明:研磨法与冻融法的结合使用,诱导子的含糖量为1.46 mg/mL,比对照提高了 245.15%;溶菌酶为0.8 mg/mL,保温时间为24 h时所得诱导子诱导链霉菌702合成的农抗702为380.88 μg/mL,比对照提高了 39.70%,差异显著;大肠杆菌诱导子中的多糖、蛋白质以及一些非蛋白、非多糖类的小分子物质对农抗702的合成具有诱导作用,并且其极性与乙酸乙酯相近。3)通过光学显微镜和电子扫描显微镜观察菌丝形态,测定分析异柠檬酸脱氢酶(ICDHc)、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、丙酮酸脱氢酶(PDH)酶活,以及采用凝胶电泳法分析菌体蛋白质谱带变化。结果显示,与未添加诱导子的菌株相比,诱导子添加浓度为3.1μg/mL时,减缓了链霉菌702菌丝衰老,ICDHc、ACC、PDH酶活活性最大,分别为1.15、0.17、0.75 U。筛选出预处理蛋白样品方法是酚提取法,相比TCA/丙酮法与丙酮法,总蛋白浓度分别提高了 5.61,14.12倍,在蛋白质分子质量为15~99 kDa之间,酚提取法蛋白电泳图谱有27条条带,丙酮法与TCA/丙酮法,电泳图谱中分别有23、15条条带,且所有条带都比丙酮法与TCA/丙酮法的明显增强。4)在链霉菌702中发酵过程中添加大肠杆菌诱导子,测定链霉菌702发酵过程中生物量、还原糖、溶磷、可溶性氨基氮、pH值以及生物活性等生化指标,发现与对照相比,添加诱导子浓度为3.1 μg/mL时促进农抗702提前合成,且生成速率稳定,发酵至144 h时,农抗702的产量提高了 47.18%。综上所述,大肠杆菌诱导子促进链霉菌702合成农抗702的效果最佳,主要作用机制是通过改变菌丝形态,促进农抗702合成途径的关键酶酶活,改变链霉菌702胞外蛋白和菌体蛋白的代谢合成,从而影响了农抗702的合成。大肠杆菌诱导子对链霉菌702合成农抗702的机制,为细菌诱导子的应用提供了实验依据。
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