基因工程藍(lán)細(xì)菌產(chǎn)甘油葡萄糖苷潛力研究.pdf

1、甘油葡萄糖苷（Glucosylglycerol），是一類由甘油分子與葡萄糖分子以糖苷鍵結(jié)合的物質(zhì)，是天然滲透壓抵抗分子。其還是一種大分子穩(wěn)定劑，可用于蛋白質(zhì)藥物等的長期保存；更是一種良好的化妝品添加劑，具有保濕，抗氧化和抗衰老等功效。研究發(fā)現(xiàn)甘油葡萄糖苷具有治療過敏性呼吸系統(tǒng)疾病等多種人體保健功效。由于遺傳改造方便、生長速度較快，近年來藍(lán)細(xì)菌作為光合細(xì)胞工廠，用于合成氫氣、乙醇、乙烯、異戊二烯、乳酸、蔗糖、脂肪酸、脂肪醇和脂肪烴等多種生

2、物燃料和化學(xué)品。雖然這些研究引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，但是由于大多數(shù)產(chǎn)品價(jià)值和產(chǎn)率較低，因此目前仍處于研發(fā)階段。在這種情況下，發(fā)展一種利用藍(lán)細(xì)菌生產(chǎn)高附加值產(chǎn)物（如甘油葡萄糖苷）的技術(shù)路線，將更具可行性和潛力，也將推動藍(lán)細(xì)菌光合生物合成技術(shù)路線的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
　　本研究通過基因工程手段，對藍(lán)細(xì)菌從甘油葡萄糖苷代謝途徑進(jìn)行改造和培養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化，探索其高效分泌甘油葡萄糖苷的潛力。該研究主要內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　第一，優(yōu)化

3、培養(yǎng)聚球藻PCC7002野生型培養(yǎng)條件，比較了不同培養(yǎng)基濃度培養(yǎng)和不同鹽濃度下脅迫，測定不同條件下野生株胞內(nèi)甘油葡萄糖苷積累量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，野生株胞內(nèi)甘油葡萄糖苷積累量在900mM NaCl鹽脅迫時最高，約為0.6g/L。然后在三個不同A+培養(yǎng)基濃度條件下分別培養(yǎng)聚球藻Synechococcus sp.PCC7002，在2×A+培養(yǎng)基,900mM NaCl鹽脅迫下，得到胞內(nèi)GG產(chǎn)量最高，約為0.85g/L。與1×A+培養(yǎng)基胞內(nèi)GG產(chǎn)量

4、比較提高了約66.7％。
　　第二，敲除聚球藻PCC7002甘油葡萄糖苷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因ggtCD，將聚球藻PCC7002突變株ΔggtCD在900 mM NaCl脅迫6后天測得總甘油葡萄糖苷積累量約為1.6g/L，野生型在鹽脅迫下甘油葡萄糖苷積累量約0.85g/L，與野生藻株相比，ΔggtCD突變株合成甘油葡萄糖苷總量提高了約2倍。PcpcB啟動子驅(qū)動ggpS基因在ΔggtCD藻株過量表達(dá),鹽脅迫下甘油葡萄糖苷積累量約2.15g/L

5、，與ΔggtCD突變株相比，該過表達(dá)突變株甘油葡萄糖苷總量提高了約34%。
　　第三，瓊脂膠封裝下藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞每個生長周期分泌GG產(chǎn)量均不低于液體培養(yǎng)方式；而且瓊脂膠封裝下藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞能夠完成5個培養(yǎng)周期（30天），比液體培養(yǎng)方式完成了更多的培養(yǎng)周期和獲得更高的總GG產(chǎn)量，5個培養(yǎng)周期總共得到GG約為5.4g/L。
　　第四，來源于集胞藻PCC6803和聚球藻PCC7002的ggpS基因分別在集胞藻PCC6803突變株ΔΔ藻株中