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常压室温等离子体诱变技术在油脂生产菌株选育方面的应用

作者:admin 发布时间:2020/03/24 浏览量:278

随着经济发展,化石能源的大量消耗和环境污染的日益严重,人们迫切地寻求一种新的绿色能源来缓解这些危机。生物柴油具有低含硫量、易燃烧、可再生、储运安全等优点,可以作为化石燃料的替代品。在自然界中,一些微生物能够通过自身代谢将碳氢化合物、碳水化合物等转化为油脂,贮存在菌体细胞内。产油微生物种类繁多,在细菌、真菌以及藻类中都能发现。微生物自身生产油脂与传统的油脂生产相比,具有生产周期短、成本低、不受季节、场地的限制,以及容易实现大规模生产等优点。因此,对产油脂微生物的研究,并选育出高油脂产率微生物有着重大意义。近年来,国内外的研究人员通过从自然界中筛选、优化培养基以及采用诱变等方式来获得高油脂产率的产油菌株,通过诱变育种的方式可以提高微生物的油脂产量。


韩俊甜等,采用了高效的常压室温等离子体(ARTP)诱变技术,结合流式细胞仪对经过尼罗红染色后的细胞进行了高通量筛选,获得了一株高产油脂的粘红酵母菌株,油脂含量较出发菌株提高了69.4%。并且所产菌体的油脂成分中,不饱和脂肪酸的含量较基础培养基提高了10.5%,可达88.32%,主要成分是油酸和亚油酸[1]


刘冬等,从实验室保藏酵母中筛选获得一株油脂产量相对较高的酵母菌KC 8,为出发菌株,经ARTP诱变,最终筛选得到高产油脂突变菌株Y3,油脂产量为 2.38 g/L;GC-MS 对油脂组分进行分析结果表明,菌株Y3是一株遗传性状稳定,产油脂能力强的酵母菌株,可以用来替代植物油生产生物柴油,具有良好开发前景[2]


曹松等,经ARTP诱变后,从突变文库中筛选出5个来自油性微藻类小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的菌株。 其中,最佳突变菌株为Ⅱ-H6。固定相中Ⅱ-H6的OD680为比原始菌株增加了32.08%。同时,与原始菌株相比,Ⅱ-H6的干重和脂质生产率分别提高了22.07%和16.85%。Ⅱ-H6在BG11培养基中具有良好的遗传稳定性[3]


异养微藻Crypthecodinium cohnii以其脂质积累而闻名,其中二十二碳六烯酸(DHA)的比例很高。刘静等,使用ARTP诱变筛选得到突变体M-1-2,其生长量比野生菌株提24.32%,脂质含量比野生菌株提7.05%。M-1-2突变体的ACCase酶活性增加了16.15%,其ACCase编码基因的表达上调了1.53倍。另外,转录组分析显示,与野生型相比,突变体中参与脂肪酸生物合成,能量,中心碳水化合物和氨基酸代谢的转录本上调[4]


孙鑫等,使用ARTP技术对绿色微藻Desmodesmus sp.进行诱变,以期通过辐射育种开发出高产脂质的突变体,以经济高效地生产生物柴油。获得突变株AT60-15。甘油三酸酯(TAG)产量为325.83±3.02 mg L-1,比对照组高2.34倍。此外,与原始菌株相比,突变菌株显示出快速的脂质积累,但是蛋白质和碳水化合物的产生水平较低[5]


参考论文:


[1] 韩俊甜, 王雅婷, 张栩, . 高产油脂菌株的筛选及其利用柠檬酸废水发酵的工艺优化[C]// 非粮生物质能源年会. 2013.

[2] 刘冬, 邱婧云, 王霞,. ARTP诱变选育高产油脂酵母菌[J]. 食品研究与开发, 2016(10):164-169.

[3] Cao S , Zhou X , Jin W , et al. Improving of lipid productivity of the oleaginous microalgae Chlorella pyrenoidosa via Atmospheric and Room Temperature Plasma (ARTP)[J]. Bioresource Technology, 2017, 244(Pt 2).

[4] Liu J , Pei G , Diao J , et al. Screening and transcriptomic analysis of Crypthecodinium cohnii mutants with high growth and lipid content using the acetyl-CoA carboxylase inhibitor sethoxydim[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2017.

Xin Sun, Pengfei Li, Xingshe Liu, Xu Wang, Yongjun Liu. Ali Turaib, Zhiwen ChengStrategies for enhanced lipid production of Desmodesmus sp. mutated by atmospheric and room temperature plasma with a new effificient screening method[J].Journal of Cleaner Production,2019.