群体感应在大肠杆菌酪醇和红景天苷生产中的应用

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:JK0803_lichunfeng
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群体感应是一种普遍存在于自然界细菌中的天然调控方式。目前对于群体感应的研究多在于其对菌群数量及菌落关系方面,鲜有将其应用于代谢调控研究的成功案例。为了验证群体感应在大肠杆菌动态代谢调控方面具有应用价值,进一步探索群体感应的应用前景,本文研究了群体感应在单菌调控和共培养调控上的作用效果,以及对共培养体系的优化控制。通过在大肠杆菌共培养生产红景天苷的体系中构建包括生长自限和碳通量转换开关在内的基于群体感应的多种调控方案,得到的主要结果如下。(1)群体感应的单菌调控结果。将利用葡萄糖的酪醇生产菌株BMT21、改变了碳源后的酪醇生产菌株BMT23以及增加了BGL酶表达基因的BMT23B中分别构建为基于群体感应的生长自限型酪醇生产菌株,结果表明基于群体感应的生长自限策略可以限制菌株生长且对酪醇产量影响较小。在红景天苷生产菌株BMS24中加入基于群体感应的碳通量转换开关,单菌发酵时发现其可以提高红景天苷的产量。(2)群体感应的共培养调控结果。利用原始菌株和改造菌株构建了四种单调节共培养体系和三种双调节共培养体系。研究发现,当群体感应控制生长自限、碳源调控、BGL酶表达和碳通量转换开关同时存在时可以有效提高红景天苷的产量,即去碳源竞争双供给双调节共培养体系的红景天苷产量最高。将其中产量最高的两组共培养体系BMT23T2B+BMS24S1和BMT23T2B+BMS24S2进行发酵条件的优化后,产量分别达到1.13g/L和1.18g/L,是原始共培养体系红景天苷最高产量的6倍以上。研究表明,群体感应在具体代谢产物的生产上具有较大的应用价值,本文中构建的调控方案也可以直接应用于其他大肠杆菌的单菌或者共培养生产中,并且对其他代谢产物的高效动态调控也有借鉴意义。
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