適應(yīng)性進(jìn)化策略強(qiáng)化VC生產(chǎn)兩菌相互作用的代謝水平分析.pdf

1、維生素C生產(chǎn)菌株酮古龍酸桿菌與蠟狀芽孢桿菌存在較為復(fù)雜的兩菌關(guān)系,為系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)酵過(guò)程帶來(lái)困難,本研究以強(qiáng)化兩菌相互作用作為切入點(diǎn),采用混菌適應(yīng)性進(jìn)化手段成功的實(shí)現(xiàn)了提高2-酮基-L-古龍酸產(chǎn)率的目標(biāo),為進(jìn)一步改造維生素C生產(chǎn)菌株提供了新思路。
　　混菌體系在為期150天的適應(yīng)性進(jìn)化過(guò)程中快速進(jìn)化達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),表現(xiàn)為2-KGA轉(zhuǎn)化率、pH值、酮古龍酸桿菌菌數(shù)和蠟狀芽孢桿菌菌數(shù)在前50天中較大波動(dòng)后達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。通過(guò)對(duì)分純后的酮

2、古龍酸桿菌和蠟狀芽孢桿菌單菌進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),經(jīng)歷適應(yīng)性進(jìn)化的酮古龍酸桿菌和蠟狀芽孢桿菌,對(duì)培養(yǎng)基環(huán)境的適應(yīng)能力及生長(zhǎng)能力有很大提高,且酮古龍酸桿菌產(chǎn)酸能力有了顯著提高,進(jìn)化150天的酮古龍酸桿菌產(chǎn)酸能力比原始菌株提高了106.4％。對(duì)進(jìn)化后菌株經(jīng)交叉搭配發(fā)酵,表現(xiàn)為最佳混菌組合2-KGA轉(zhuǎn)化率達(dá)到了93%,遠(yuǎn)高于原始菌株的77%。
　　通過(guò)代謝水平分析發(fā)現(xiàn),進(jìn)化后酮古龍酸桿菌、蠟狀芽孢桿菌與原始菌株相比存在明顯的代謝差異,進(jìn)化后

3、兩菌相互配合更加協(xié)調(diào),對(duì)胞內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用能力逐漸提高,有助于目標(biāo)產(chǎn)物2-KGA的生成;蠟狀芽孢桿菌的細(xì)胞膜通透性隨進(jìn)化時(shí)間的增長(zhǎng)不斷提高,顯示出對(duì)酮古龍酸桿菌產(chǎn)物2-KGA產(chǎn)生的脅迫逐漸適應(yīng),而酮古龍酸桿菌的細(xì)胞膜通透性在進(jìn)化過(guò)程中沒(méi)有變化。兩菌的磷脂分子組成隨進(jìn)化也發(fā)生顯著變化,且其變化規(guī)律與兩菌生長(zhǎng)、產(chǎn)酸的變化存在一致性,表明細(xì)胞磷脂組成和代謝模式能夠表征菌株性狀的變化。在適應(yīng)性進(jìn)化過(guò)程中,蠟狀芽孢桿菌的細(xì)胞膜通透性變化與磷脂變化

4、趨勢(shì)相一致(如LPE、PA的增加、鏈長(zhǎng)和不飽和度的變化等),表明物質(zhì)交換能力的變化可能是影響酮古龍酸桿菌提高2-KGA產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。
　　進(jìn)化后的蠟狀芽孢桿菌在酮古龍酸桿菌上的爬動(dòng)能力有所下降。在氨基酸代謝、嘌呤核苷酸代謝、糖酵解途徑和TCA循環(huán)等方面的結(jié)果分析表明,進(jìn)化后蠟狀芽孢桿菌和酮古龍酸桿菌在代謝水平上互動(dòng)交流能力明顯提高,蠟狀芽孢桿菌抵抗酮古龍酸桿菌產(chǎn)生的有害物質(zhì)的能力進(jìn)一步提高,表現(xiàn)為受環(huán)境脅迫產(chǎn)孢的趨勢(shì)減弱。這些結(jié)