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阿维菌素是目前最主要的高效、广谱、低残留的生物杀虫、杀螨剂,在医药、农业、畜牧业有良好的应用价值和广泛的市场。根据其分子结构中C5、C22—23、C25上所连接基团的不同,阿维菌素分为8个组分,其中Ala、Bla、A2a、B2a为主要活性组分,Bla尤为重要,生物活性最强,对线虫和体外节肢动物有较强的驱杀作用,是考察阿维链霉菌发酵水平的主要指标。为提高阿维菌素Bla的产量,本研究主要建立了高通量筛选阿维菌素高产菌株的方法,并进行了诱变选育。本论文的研究内容主要分为三章:
第一章:高通量筛选阿维菌素高产菌株的方法研究
在对出发菌株AV-x-95的生长及生产性能初步了解的基础上,进行了菌种的复壮并建立了高通量筛选阿维菌素高产Bla菌株的方法,即:突变菌株在24孔板中经固体发酵产素后,培养物用甲醇浸提,取其上清液经96孔板一酶标仪检测245nm OD吸收值,筛选OD值提高的正突变株;正突变菌株的甲醇浸提液再经薄层层析验证,其Bla组分吸收带颜色深的菌株,为初筛获得的高产Bla组分的菌株。
另外,通过实验研究确定了菌株快速生长并大量产孢的固体培养基组分为:可溶性淀粉2%,酵母浸膏0.2%,KNO30.1%,MgSO4.7H2O0.05%,K2HPO4·3H2O0.05%,NaCl0.05%,FeSO40.001%,琼脂粉1.8%。利用该培养基,将菌种斜面培养时间由9d缩短到5d。
第二章:阿维菌素高产菌株诱变选育研究
制备出发菌株孢子悬液,通过紫外诱变,亚硝基胍诱变,以及复合诱变技术进行了连续的诱变处理,确定了紫外辐射(紫外灯管功率为15W,工作距离20 cm)单一处理的最佳诱变剂量为45 s;NTG处理(终浓度为2.0mg/)的最佳诱变剂量为60 min。同时,本论文利用Uv与NTG最佳诱变剂量对出发菌株进行了四轮复合诱变;诱变液涂布分离平板得到1728株突变子,经上述高通量初筛方法筛选后得到8株高产菌株;经摇瓶复筛得到高产菌株AW4-329,其Bla产量较出发菌株提高了13.1%。该高产菌株在斜面连续传接5代,阿维菌素的效价保持稳定。
第三章:阿维链霉菌调控基因SAV1728,SAV3818的克隆与测序分析克隆出发菌株AV-x-95,本实验得到的高产菌株AW4-329以及不产素菌株AW4-251的调控基因SAV1728(编码lacI家族转录调控因子),SAV3818(编码TetR家族转录调控因子)并将扩增产物连接载体转化T1感受态细胞后测序。测序结果显示,三株菌株的SAV1728基因与Genebank公布的MA-4680(野生型)对比没有差异,但是高产菌株AW4-329的SAV3818基因与MA-4680对比有2处位点发生了突变,差异可能导致其编码的调节因子C-末端氨基酸序列的改变,丧失结合DNA启动区的能力,从而失去调节活性,推测可能是AW4-329产量提高的原因之一。下一步可以通过敲除高产菌株AW4-329的SAV3818基因等方法验证其调控作用。