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红曲菌能够产多种有益次级代谢产物,如红曲色素,莫纳可林K,γ-氨基丁酸等,但是红曲中桔霉素的存在使红曲菌产物的广泛应用受到了一定的限制。桔霉素是具有较强肾毒性的一种真菌毒素,对人体健康有很大的损害。因此如何降低红曲中桔霉素的含量是红曲菌研究的重点之一。黄酮类化合物是一种广泛存在自然界带有酮式羰基的化合物,具有抗氧化和抗衰老的作用。通过向红曲菌液态发酵过程中添加黄酮类化合物,研究黄酮类物质对红曲菌产桔霉素和色素的影响。并采用基因测序和转录组学等手段考察黄酮类化合物对红曲菌合成桔霉素的影响机制。主要研究内容如下:(1)在液态发酵过程中,对添加金雀异黄酮后的发酵培养基进行了优化。选用珍珠米作为发酵碳源,米粉添加量为20 g/L,发酵时间为12 d时桔霉素含量比未添加药物的空白组降低约73.2%。在黄酮类化合物种类和含量的优化结果中,九种黄酮类化合物以金雀异黄酮的效果最佳,可降低桔霉素含量为80%。在研究九种黄酮化合物结构与活性的关系中,初步探究了影响红曲菌产桔霉素不同的活性位点。(2)向橙色红曲菌AS3.4384的液态发酵培养基中同时添加两种黄酮化合物,考察其对红曲菌产桔霉素的影响。在同时添加金雀异黄酮和黄芩素后桔霉素含量降低达79.8%,同时添加大豆异黄酮和黄芩素降低桔霉素含量66.3%。同时添加金雀异黄酮和黄芩素后红曲菌的黄、橙、红三种色素含量分别是原来的3.31、1.65、1.58倍。此外,分别向三株红曲菌A、B、C的培养基中添加金雀异黄酮进行发酵实验,结果表明在红曲菌A中加入金雀异黄酮可降低桔霉素含量约62.9%。红曲菌B的液态发酵中,添加金雀异黄酮,桔霉素含量降低为90.1%。在红曲菌C中,添加金雀异黄酮可降低桔霉素含量达94.8%,同时对色素含量没有影响。在同时添加2 g/L金雀异黄酮和0.1 g/L黄芩素以及2 g/L大豆异黄酮和0.1 g/L黄芩素时,降低桔霉素含量分别为88.7%,56%。(3)为了探索金雀异黄酮在分子生物学层面对桔霉素的影响因素,首先对红曲菌基因组进行测序,对基因测序后的数据进行质控,得到质量较好的测序数据。测序结果中总测序reads数是55729,N50长度为12558 bp,质量得分是0.89说明测序结果良好。测序后基因组装结果中获得21个contig,基因中GC含量为49.01%。之后对红曲菌基因组主要成分编码基因,重复序列,非编码RNA进行了预测,结果显示编码基因数为6564,散在重复序列基因个数为2443个,串联重复序列个数为5743,非编码RNA基因数为207。最后对基因功能进行预测,包括GO、KEGG、KOG和NR等功能分析。(4)在红曲菌基因组测序完成的基础上,对添加金雀异黄酮的对照组和未添加金雀异黄酮的空白组进行转录组分析。在两组的差异基因对比中,结果发现存在942个差异基因,其中上调基因564个,下调基因378个,在下调基因中,重点关注与桔霉素生物合成相关的基因,并进行实时定量PCR验证。结果发现orf5(A4928)、pksCT(A4929)、orf3(A4931)、orf1(A4933)、orf6(A4934)、ctnE(A4935)都呈现显著下调趋势,说明添加金雀异黄酮的确影响了桔霉素的合成相关基因,促使桔霉素含量显著下降,并将两组的差异基因分别进行GO、KEGG功能富集分析。