適應性進化策略強化VC生產兩菌相互作用的代謝水平分析.pdf

1、維生素C生產菌株酮古龍酸桿菌與蠟狀芽孢桿菌存在較為復雜的兩菌關系,為系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)酵過程帶來困難,本研究以強化兩菌相互作用作為切入點,采用混菌適應性進化手段成功的實現(xiàn)了提高2-酮基-L-古龍酸產率的目標,為進一步改造維生素C生產菌株提供了新思路。
　　混菌體系在為期150天的適應性進化過程中快速進化達到穩(wěn)定狀態(tài),表現(xiàn)為2-KGA轉化率、pH值、酮古龍酸桿菌菌數(shù)和蠟狀芽孢桿菌菌數(shù)在前50天中較大波動后達到相對穩(wěn)定的狀態(tài)。通過對分純后的酮

2、古龍酸桿菌和蠟狀芽孢桿菌單菌進行分析可以發(fā)現(xiàn),經歷適應性進化的酮古龍酸桿菌和蠟狀芽孢桿菌,對培養(yǎng)基環(huán)境的適應能力及生長能力有很大提高,且酮古龍酸桿菌產酸能力有了顯著提高,進化150天的酮古龍酸桿菌產酸能力比原始菌株提高了106.4％。對進化后菌株經交叉搭配發(fā)酵,表現(xiàn)為最佳混菌組合2-KGA轉化率達到了93%,遠高于原始菌株的77%。
　　通過代謝水平分析發(fā)現(xiàn),進化后酮古龍酸桿菌、蠟狀芽孢桿菌與原始菌株相比存在明顯的代謝差異,進化后

3、兩菌相互配合更加協(xié)調,對胞內營養(yǎng)物質的利用能力逐漸提高,有助于目標產物2-KGA的生成;蠟狀芽孢桿菌的細胞膜通透性隨進化時間的增長不斷提高,顯示出對酮古龍酸桿菌產物2-KGA產生的脅迫逐漸適應,而酮古龍酸桿菌的細胞膜通透性在進化過程中沒有變化。兩菌的磷脂分子組成隨進化也發(fā)生顯著變化,且其變化規(guī)律與兩菌生長、產酸的變化存在一致性,表明細胞磷脂組成和代謝模式能夠表征菌株性狀的變化。在適應性進化過程中,蠟狀芽孢桿菌的細胞膜通透性變化與磷脂變化

4、趨勢相一致(如LPE、PA的增加、鏈長和不飽和度的變化等),表明物質交換能力的變化可能是影響酮古龍酸桿菌提高2-KGA產量的關鍵因素。
　　進化后的蠟狀芽孢桿菌在酮古龍酸桿菌上的爬動能力有所下降。在氨基酸代謝、嘌呤核苷酸代謝、糖酵解途徑和TCA循環(huán)等方面的結果分析表明,進化后蠟狀芽孢桿菌和酮古龍酸桿菌在代謝水平上互動交流能力明顯提高,蠟狀芽孢桿菌抵抗酮古龍酸桿菌產生的有害物質的能力進一步提高,表現(xiàn)為受環(huán)境脅迫產孢的趨勢減弱。這些結