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近年来随着粮食资源的日益紧张,开发利用可再生资源的呼声日渐高涨,以木质纤维素为原料生产L-乳酸成为L-乳酸发酵研究的新热点。木糖是半纤维素的主要组成单糖,在木质纤维水解液中含量达到30%,仅次于葡萄糖位居第二,但野生米根霉菌株分解木糖产酸的能力较弱,选育高效利用木糖的米根霉菌株对木质纤维素生物转化生产L-乳酸具有重要意义。本文采用基因组改组技术选育发酵木糖高产L-乳酸的米根霉菌株,研究改组菌株、突变株、原始菌株的发酵特性及相关酶活,采用双向电泳技术对各菌株进行比较蛋白质组学分析,初步探究改组菌株的性状改良机制。主要结果如下:(1)采用60Co-γ射线对米根霉As3.819进行诱变处理,根据菌株致死率、正突变率与辐射剂量的关系,确定出最佳辐射剂量为400Gy,在此条件下对菌株进行反复诱变,筛选出L-乳酸产量提高且遗传稳定性良好的突变菌株mut-33和mut-43,其L-乳酸产量分别为46.85g/L和45.75g/L,较原始菌株分别提高了18.1%和15.3%。(2)对米根霉原生质体电融合条件进行了研究,选用0.6mol/L山梨醇作为渗透压缓冲液,采用双亲灭活标记筛选融合子,亲本菌株mut-33的灭活条件为50℃加热6min,mut-43的灭活条件为紫外照射180s。通过单因素试验确定米根霉原生质体的电融合参数为直流脉冲电压260V,脉冲持续时间40μs,脉冲次数2次,融合率最高可达7.29%。(3)以突变株mut-33和mut-43为亲本,经两轮基因组改组筛选出性状优良的改组菌株F2-17,108h后其L-乳酸产量达到58.12g/L,与同批发酵的原始菌株相比,其发酵周期缩短24h,L-乳酸产量提高44.87%,L-乳酸得率提高28.80%。对原始菌株As3.819、突变株mut-33、第一轮改组菌株F1-19、第二轮改组菌株F2-17利用木糖产酸时的XR、XDH、LDH酶活进行分析,结果表明:与原始菌株和亲本菌株相比,改组菌株的XR、XDH、LDH酶活均有明显的改善。(4)确定了米根霉菌体蛋白制备方法,可以获得分辨率高、重复性好的双向电泳图谱。对原始菌株As3.819、突变株mut-33、改组菌株F1-19、F2-17的双向电泳图谱进行匹配分析,确定出21个差异蛋白点,质谱鉴定出其中14个差异蛋白点。鉴定出的差异蛋白按照功能可以分为以下6类:①与丙酮酸胞质代谢相关的酶;②与柠檬酸循环相关的酶;③与糖酵解相关的酶;④热激蛋白;⑤细胞骨架蛋白;⑥与蛋白质合成相关的蛋白。(5)综合各差异蛋白点在各菌株中的表达量差异数据和质谱鉴定结果,对改组菌株的性状改良机制做出的初步推测为:菌株的ATP合酶表达量增加,合成更多的ATP,同时伴随NAD`+的大量生成,为XDH提供更多的辅酶,有利于菌株木糖利用能力的提高;糖酵解速率在一定程度上提高,促进了丙酮酸的生成,下游产物L-乳酸的生成速率也会随之提升;丙酮酸在其它分支途径中流量减少,更多的丙酮酸流入L-乳酸生成途径,使得菌株的L-乳酸产量增加。