黄孢原毛平革菌抗营养阻遏产漆酶特性及其生理调控机制研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yushilv
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黄孢原毛平革菌(Phanerochaete Chrysosporium,简称pc)是白腐真菌研究的模式菌种,具有典型的营养阻遏产酶特性。属于氧化酶的漆酶(Lac)比过氧化物酶(LiP、MnP)更具有优势,是降解木素最具应用价值的酶。传统认为P.chrysosporium只产LiP和MnP而不产Lac,然而自1995年始,陆续有学者先后在P.chrysosporium中发现了少量、稳定产生的Lac,虽然期间仍有学者存在质疑,但近几年来已有更多的证据表明P.chrysosporium能产Lac。即便如此,至今对Lac代谢生理及调控机制的了解更是所知甚少。介于目前对P.chrysosporium漆酶深度研究的严重滞后,以及解除营养阻遏产木素酶调控机理研究空白的现状,本论文利用前人经紫外诱变选育得到的6株诱变菌株进一步筛选得到抗营养阻遏高产漆酶菌株pcR5305及pcR5324,探究其生长与产酶特性,并通过同工酶及其生理调控研究其解除营养阻遏产Lac的调控机制,以期揭示P.chrysosporium木素酶合成调控机制并增进对木素降解机理的了解,结果如下:(1)观察并比较各菌株的表面生长形态及Lac活性,可以发现以孢子形态生长的菌株漆酶活性较低;形成大量绒状菌丝的菌株漆酶活性较高。诱变菌株pcR5305及pcR5324表现出了明显的抗营养阻遏产漆酶特性,且富氮条件漆酶活性高于限氮条件,静置条件高于振荡条件。(2)通过菌株生长及产漆酶特性研究,发现出发菌株pc530在生长进入次生代谢后期时才有微量酶活表现,最高为C-S N-S条件下第18d的20.049U/L。诱变菌株pcR5305和pcR5324,静置条件下,均出现了 2个酶活性高峰,分别在初生代谢时期和次生代谢时期,且随着营养条件的逐渐丰富,pcR5305抗营养阻遏产漆酶特性增强,而pcR5324减弱,酶活最高均出现在C-LN-S条件下,分别为第6d的337.412U/L、第12d的238.222U/L和pcR5324在第5d的126.111U/L、第12d的382.417U/L;振荡条件下,2株菌株产酶均只出现一个酶活性高峰,pcR5305为初生代谢时期酶峰,pcR3524表现为次生代谢时期酶峰。(3)通过C-L N-S条件下诱变菌株漆酶同工酶的研究发现,pcR5305至少含有3种漆酶同工酶,pcR5324至少含有2种。同时通过聚类分析可知,pcR5305和pcR3524产生的同工酶存在一定的亲缘关系,为性质相同/似的同工酶,且不同同工酶及其不同的组合作用方式对菌株的产酶特性有一定的影响。(4)探究各菌株的碳氮营养机制可知,出发菌株pc530开始产酶的临界碳浓度分别是C-L条件时1.5g/L和C-S条件时5.8g/L;达产酶高峰时临界碳浓度为C-L条件时0.108~0.155g/L和C-S条件时1.025~1.583g/L,氨氮临界浓度为N-L条件时18mg/L和N-S条件时100mg/L;不同营养条件下,产酶峰值出现时的C/N总是约为开始产酶C/N的12%。对于pcR5305和pcR5324,开始产酶时期,C-L条件下碳临界浓度分别为5.25g/L、8.35g/L,C-S条件下则为11.8g/L、11g/L,该阶段氨氮浓度没有呈现较大规律;达初生代谢期酶活性高峰时,临界碳浓度分别为1.8g/L、2.5g/L;次生代谢时期,碳临界浓度相同约为1.8g/L,而氨氮临界浓度分别为N-L条件下20mg/L、19mg/L,N-S条件下145mg/L、85mg/L,且相同的产酶高峰时C/N约为开始产酶C/N的35%,最佳C/N分别为7.5、13。(5)通过对诱变菌株生理调控机制的研究发现,pcR5305和pcR5324的最优培养条件为:10g/L葡萄糖,12mmol/L酒石酸铵,分别于第6d添加0.4mmol/L和第9d添加0.4或4.0mmol/L的Cu2+,1.0和0.5ml/L的吐温80。且愈创木酚、草酸、L-苯丙氨酸的添加可明显改变诱变菌株的产酶特性及酶活性。通过正交试验可知,pcR5305的综合调控条件为培养基中添加 O.1mmol/L 愈创木酚,0.8mmol/L Cu2+,0.5mmol/L 草酸,0.8mmol/LL-苯丙氨酸;而 pcR5324 为添加 O.1mmol/L 愈创木酚,0.4mmol/LCu2+,0.3mmol/L 草酸,1.2mmol/LL-苯丙氨酸最佳。综合因素的交互影响与单因素调控研究时的最佳数值有所差别,说明了多因素时其综合复杂的生理调控机制。
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