微異養(yǎng)混合養(yǎng)下隱藏嗜酸菌DX1-1自養(yǎng)積累PHB基因表達(dá)差異及代謝機(jī)制研究.pdf

1、聚-β-羥基丁酸酯(poly-β-hydroxybutyrate，以下簡(jiǎn)稱為PHB)是細(xì)胞內(nèi)的一類生物聚酯，是制備“生物可降解塑料”的理想原料。隱藏嗜酸菌株DX1-1(CCTCC M208056)篩自有機(jī)質(zhì)嚴(yán)重缺乏的酸性礦坑水中，是一種兼養(yǎng)性鐵還原和硫氧化菌，具備累積體內(nèi)PHB的能力。
　　 為了闡明培養(yǎng)條件對(duì)菌株DX1-1生長(zhǎng)和PHB累積相關(guān)代謝途徑的影響機(jī)制，開(kāi)發(fā)菌株DX1-1在生長(zhǎng)和PHB合成相關(guān)的有用基因資源，本文開(kāi)展了

2、如下研究工作：(1)比較研究了菌株DX1-1在自養(yǎng)(元素硫和/或硫酸鐵)、異養(yǎng)(葡萄糖)、微異養(yǎng)(限制性葡萄糖+硫和/或硫酸鐵)的混合養(yǎng)條件下的9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)和PHB累積情況；(2)克隆和分析了菌株DX1-1生長(zhǎng)和PHB累積相關(guān)代謝系統(tǒng)功能基因；(3)采用Realtime PCR比較分析了菌株DX1-1在不同能源底物條件下生長(zhǎng)和PHB累積相關(guān)功能基因的差異表達(dá)。取得如下研究結(jié)果。
　　 在異養(yǎng)條件下，菌株生長(zhǎng)良好，能累積

3、胞內(nèi)PHB，在自養(yǎng)條件下，菌株不累積PHB，且生長(zhǎng)較慢，其中在僅含鐵(Ⅲ)為能源底物時(shí)不生長(zhǎng)；在加入有限碳源，如0.1％的葡萄糖的混合養(yǎng)條件下，菌株無(wú)論在單質(zhì)硫和/或硫酸鐵的無(wú)機(jī)能源基質(zhì)中，都能生長(zhǎng)良好以及累積胞內(nèi)PHB，且比相同限制性濃度的葡萄糖下的異養(yǎng)生長(zhǎng)更快，PHB累積更多，在96 h時(shí)菌株DX1-1的細(xì)胞量為9.89×108個(gè)/mL，PHB產(chǎn)量為2.07 g/L。在這些培養(yǎng)條件下，菌株DX1-1生長(zhǎng)和生產(chǎn)PHB遞減順序?yàn)椋篏SF

4、>GS>GF>G>>S，SF>>F(培養(yǎng)基名稱參見(jiàn)表2-2)。
　　 克隆了菌株DX1-1的1個(gè)內(nèi)標(biāo)基因和26個(gè)生長(zhǎng)與PHB累積相關(guān)代謝途徑基因，分別為：6個(gè)PHB積累基因相關(guān)基因(包括一個(gè)表達(dá)相對(duì)穩(wěn)定的基因)；10個(gè)二氧化碳固定相關(guān)基因；7個(gè)硫代謝相關(guān)基因；3個(gè)鐵代謝相關(guān)基因。
　　 相關(guān)代謝基因Arcy_3030(β-羥基丁酸聚合酶)，Arcy_2759(距β-羥基丁酸解聚酶)，Arcy_0824(核酮糖二磷酸羧化酶

5、)，Arcy_0626(乙酰輔酶A合成酶)，Arcy_1318(硫酸腺苷轉(zhuǎn)移酶，亞基2)，Arcy_2800(磷酸腺苷磷酸硫酸酯)，Arcy_2799(亞硫酸鹽還原酶β亞基)，Arcy_0256(ABC型周質(zhì)鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白復(fù)合體)在限制性葡萄糖異養(yǎng)的混合養(yǎng)條件下較自養(yǎng)和異養(yǎng)條件均有明顯上調(diào)。表明在0.1％的有限葡萄糖濃度的混合養(yǎng)情況下，細(xì)胞的PHB代謝相關(guān)基因更為活躍且利用了空氣中的CO2進(jìn)行了PHB的累積，意味著少量葡萄糖可以促進(jìn)菌株DX