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常压室温等离子体诱变技术在选育高产DHA的裂殖壶菌方面的应用

作者:admin 发布时间:2020/02/25 浏览量:246
二十二碳六烯酸( DHA) 是一种重要的ω-3系列多不饱和脂肪酸。研究表明 DHA 能抑制癌细胞增殖、抵御炎症、预防心血管疾病,同时还具有抗皱保湿、防衰老等作用。DHA 的来源主要分为两类: 一类主要从DHA含量较高的深海鱼类中提取获得;另一类是微生物发酵法获取DHA。

裂殖壶菌,又称裂壶藻,是属于破囊壶菌科的单细胞海洋微藻,与其他海洋真菌相比,裂殖壶菌不仅能够大量积累油脂,还可以积累许多对人体有益的活性物质,具有生长速度快、DHA含量高等优势,是值得研究和深度开发的生物合成DHA的优质种源,市场前景广阔。但是野生型裂殖壶菌的 DHA 产量较低,难以满足工业化需求。诱变育种作为一种高效的良种筛选手段在产油微生物选育与改良中显示了极为重要的作用和广阔的应用前景。

裂殖壶

袁军等[1],利用常压室温等离子体(ARTP)诱变快速选育高产DHA的裂殖壶菌突变株,获得一株突变菌株DHA生产能力提升显著,比初始菌株提升了29.8%,DHA产量达到7.31g/L。主要的饱和脂肪酸含量显著下降(P<0.005),而不饱和脂肪酸含量显著增加(P<0.005)。经5次传代后性状稳定。龚定芳等[2],使用相同的诱变方法处理裂殖壶菌,获得一株诱变菌株其生物量、油脂总量、DHA 产量与原始菌株相比分别提高了18.11% 、14.87% 、46.12% ,DHA产量为6.59 g /L,且性状稳定。

赵犇等[3],将出发菌株进行甲基磺酸乙酯(EMS)诱变和常压室温等离子体(ARTP)复合诱变。该复合诱变正突变率达到32.2%;复合诱变选育得到高产DHA裂殖壶菌菌株,其DHA生产能力和DHA含量分别达到7.2 g/L和43.2%,比出发菌株分别高35.6%和19.2%。

胡爱云等[4],利用RNA-seq技术对裂殖壶菌的原始菌株和ARTP诱变所获取的DHA高产菌株进行转录组分析。揭示诱变菌株中DHA产量提高的分子机理。与原始菌株比较,诱变菌株中有314个基因上调,3个基因下调;上调的基因主要参与氨基酸代谢和能量代谢,为多不饱和脂肪酸的积累供应更多的乙酰辅酶 A( 乙酰-CoA) 和还原型辅酶Ⅱ( NADPH) 。利用荧光定量PCR验证基因的差异表达情况,结果与转录组分析一致。

ARTP诱变方法快捷高效,借助遗传育种手段,培育高产DHA的裂殖壶菌变异株仍有一定的发展空间,这也是发酵法提高DHA生产强度的上游基础。同时也为其他多不饱和脂肪的诱变选育方法提供参考。

尽管基因工程已普遍应用于微生物育种,并且在裂殖壶菌上也有所研究,但考虑到裂殖壶菌复杂的遗传背景和尚不十分明晰的DHA合成途径,诱变仍旧是可以考虑的选择。

 

参考文献:

[1] 袁军, 赵犇, 孙梦玉, . 常压室温等离子体(ARTP)诱变快速选育高产DHA的裂殖壶菌突变株[J]. 生物技术通报, 2015, v.31;No.279(10):205-210.

[2] 龚定芳, 熊祎楠, 孙佼文, . 常压室温等离子体诱变选育DHA高产菌株[J]. 中国油脂, 2019, 44(03):124-128.

[3] 赵犇, 王武, 李昌灵, . EMS-ARTP复合诱变选育高产DHA裂殖壶菌[J]. 食品与机械, 2018, v.34;No.196(02):25-30.

[4] 胡爱云, 龚定芳, 李莎. 裂殖壶菌诱变株高产DHA机理的转录组学分析[J]. 中国油脂, 44(12).

 

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