蘇云金芽胞桿菌YBT-1532生物合成蘇云金素的代謝調(diào)控.pdf

1、蘇云金素是蘇云金芽胞桿菌產(chǎn)生的一種熱穩(wěn)定腺嘌呤衍生物，對鱗翅目等昆蟲以及線蟲和螨類具有良好的殺蟲效果，其毒性比化學殺蟲劑低的多，作為殺蟲劑具有很大的市場潛力。本文對蘇云金芽胞桿菌達姆斯塔特亞種YBT-1532菌株(YBT-1532)生物合成蘇云金素的代謝調(diào)控進行了研究，結(jié)果如下： 1．通過提高高效液相色譜流動相中的磷酸二氫鉀濃度和在流動相中加入1.0％乙酸的方法，優(yōu)化了蘇云金素的檢測條件；運用離子交換法分離蘇云金素，采用0.2m

2、ol/L的甲酸沖洗與0.1mol/L的氯化鈉溶液(pH2.0)洗脫相結(jié)合的方案，提高了蘇云金素分離和純化效率。 2．通過半合成培養(yǎng)基添加氨基酸和有機酸的刺激實驗，發(fā)現(xiàn)腺嘌呤從頭合成途徑的底物，如天冬氨酸和谷氨酰氨等氨基酸，以及通過代謝對這些氨基酸合成有促進作用的有機酸，可提高蘇云金素的發(fā)酵水平，證明蘇云金素的生物合成與腺嘌呤從頭合成途徑有關(guān)。 3．在YBT-1532菌株分批培養(yǎng)中，添加2.0g/L的檸檬酸鈉降低了丙酮酸激

3、酶活性、丙酮酸含量和合成PHB的能力以及PHB對葡萄糖韻得率，卻提高了2-酮戊二酸、谷氨酸和腺嘌呤濃度，同時，也提高了6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性、細胞合成蘇云金素的能力和蘇云金素對葡萄糖的得率。證明添加檸檬酸鈉引起糖酵解途徑減弱，磷酸戊糖途徑代謝流量增強，從而使PHB合成底物丙酮酸的供量減少，蘇云金素合成前體腺嘌呤的供量增加，實現(xiàn)了抑制PHB合成和促進蘇云金素合成的調(diào)節(jié)。首次報道了蘇云金素與聚-3-羥基于酸(PHB)的代謝關(guān)系。

4、4．在YBT-1532菌株連續(xù)培養(yǎng)中，研究了細胞生長和代謝的動力學特征，并在稀釋率為0.12 h<'-1>時，研究了檸檬酸鈉對細胞代謝和蘇云金素合成的影響，得到：碳衡算方程：qs=1.51xu+2.2xgP+0.049菌體生長動力學方程：μ=0.63xS/(0.544+S)；蘇云金素生成動力學方程：dP/dt=0.0943xdX/dt+0.0146xX當添加檸檬酸鈉時，與對照相比丙酮酸激酶活性降低29.0％，而6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性卻

5、提高42.1％，導致蘇云金素的產(chǎn)量提高14.7％。進一步證實檸檬酸鈉對細胞代謝和蘇云金素合成的調(diào)節(jié)機制。 5．在YBT-1532菌株分批培養(yǎng)中，添加1.00 g/L甲酸鈉使腺嘌呤和蘇云金素的產(chǎn)量提高。在靜息培養(yǎng)中，當適量添加甲酸鈉時，與對照相比NADH在胞內(nèi)的含量增加19.6％，而甲酸脫氫酶、丙酮酸激酶和6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性分別提高2.0倍、4.25倍和2.5倍，胞內(nèi)天冬氨酸、丙酮酸、檸檬酸和腺嘌呤分別提高65.0％、75.

6、0％、31.9％和71.4％，而蘇云金素產(chǎn)量卻提高了90％。結(jié)果表明甲酸鈉對蘇云金素合成的促進作用是通過提高與腺嘌呤合成相關(guān)的代謝途徑的碳流量(糖酵解途徑、三羧酸循環(huán)以及磷酸戊糖途徑)，提高細胞對腺嘌呤與蘇云金素的合成能力來實現(xiàn)的；甲酸鈉不僅可作為腺嘌呤合成的前體，還可以作為碳源被用于細胞生長和代謝。 6．在YBT-1532菌株的分批培養(yǎng)中，添加DMSO(10 mL/L)、SDS(0.10g/L)、青霉素(300 IU/mL，9