【摘要】：膠質(zhì)類芽孢桿菌(Paenibacillus mucilaginosus)因其具有多功能、強抗逆等特點而成為微生物肥料的首選菌種。但該菌在生長過程中產(chǎn)生肥厚的胞外多糖,消耗大量營養(yǎng),并形成菌膠團,限制了菌體繁殖空間,降低了發(fā)酵密度,制約其生產(chǎn)應(yīng)用。本研究在前期研究的基礎(chǔ)上,以實驗室篩選獲得的優(yōu)良菌株P(guān).mucilaginous 3016為研究對象,進行產(chǎn)生胞外多糖影響因素研究,確定多糖形成的主控因子,借助響應(yīng)面分析法(RSM)優(yōu)化初級種子培養(yǎng)基,延緩該菌胞外多糖產(chǎn)生時間,減少胞外多糖產(chǎn)生量,提高其菌體密度與后續(xù)發(fā)酵效率;進一步在設(shè)置產(chǎn)多糖量顯著差異的2種典型誘導(dǎo)條件下,利用RNA-Seq技術(shù)進行該菌株的轉(zhuǎn)錄表達譜分析。研究結(jié)果對揭示膠質(zhì)類芽孢桿菌生成多糖的機制和調(diào)控途徑、提高菌含量和發(fā)酵效率具有一定理論價值和現(xiàn)實意義。本研究取得了如下3方面的結(jié)果:1.優(yōu)化了膠質(zhì)類芽孢桿菌初級種子培養(yǎng)基,減少了胞外多糖的產(chǎn)生,提高了菌生長密度。通過單因子試驗確定了適合菌體生長的碳源和氮源分別為麥芽糖和胰蛋白胨;利用PB(Plackett--Burman)設(shè)計評價了9個試驗因素對膠質(zhì)類芽孢桿菌3016產(chǎn)胞外多糖影響的顯著性,確定麥芽糖和MgSO4·7H2O對膠質(zhì)類芽孢桿菌的影響達到顯著水平;利用響應(yīng)面分析法確定降低胞外多糖產(chǎn)生量、增加菌體發(fā)酵密度的最優(yōu)培養(yǎng)條件,即:麥芽糖2.5g/L,胰蛋白胨1.0g/L,MgSO4·7H2O 0.73g/L,K2HPO4·3H2O 0.4g/L,NaCl 0.06 g/L,FeCl3 0.6mg/L,水楊酸10mg/L,CaCO3 1.0g/L。使用該優(yōu)化培養(yǎng)基,可將菌體多糖含量降低至0.0302 mg/mL,初級種子液有效菌含量達到4.12×108 cfu/ml,較優(yōu)化前提高了近10倍。2.分析了P.mucilaginous 3016在多糖產(chǎn)生差異顯著的培養(yǎng)條件下的轉(zhuǎn)錄表達差異。在多糖產(chǎn)生差異顯著的2個培養(yǎng)條件下,利用RNA-Seq技術(shù)進行的菌株3016轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果表明,無氮優(yōu)化培養(yǎng)基(9hN-)誘導(dǎo)條件下測得的高質(zhì)量序列為13,632,780條,高質(zhì)量的堿基達1,213,558,873 bp;優(yōu)化培養(yǎng)基(9hN+)誘導(dǎo)條件下測得的高質(zhì)量序列為10,007,128條,高質(zhì)量的堿基達90,4993,481 bp;基因顯著性表達差異(9hN-vs 9hN+)分析表明,共有1580個基因的差異表達水平達到顯著,其中上調(diào)表達的基因有1084條,下調(diào)表達的基因共有496條;上述差異基因主要參與GO功能分類中的生物過程(包括生物調(diào)節(jié)、細胞過程、細胞定位、代謝過程、生物過程調(diào)節(jié)等)、細胞組分(細胞、細胞膜以及大分子復(fù)合物)、分子功能(結(jié)合蛋白和催化活性)等生命過程。3.進行了P.mucilaginous 3016胞外多糖形成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄分析。在9hN-誘導(dǎo)條件下,糖酵解途徑中的前兩個關(guān)鍵酶都上調(diào)表達,而丙酮酸激酶下調(diào)表達,而在糖異生途徑中第一個酶和第二個酶都上調(diào)表達,其他兩個酶表達差異不顯著,暗示在糖異生和糖酵解途徑中很可能生成共同的中間產(chǎn)物——磷酸果糖,它是合成核苷酸糖的主要底物。在氨基糖和核苷酸糖途徑中發(fā)現(xiàn)了顯著上調(diào)的基因pgm和glgC,證明在胞外多糖形成時需要活化核苷酸糖;糖基轉(zhuǎn)移酶基因顯著上調(diào),表明該酶在細菌胞外多糖的合成過程中極其重要;具有轉(zhuǎn)運和調(diào)節(jié)胞外多糖形成的基因lip、galE和其他胞外多糖形成相關(guān)的基因cps也上調(diào)表達;與氮代謝相關(guān)的glnA編碼谷氨酰胺合成酶基因在2種典型培養(yǎng)條件下表達差異顯著,說明這些基因與胞外多糖形成相關(guān)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S144

【參考文獻】

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1 王雪;袁曉凡;趙兵;王玉春;;質(zhì)芽孢桿菌PM13菌株培養(yǎng)基的優(yōu)化[J];過程工程學(xué)報;2010年03期

2 蘇裕心;高姍;康琳;趙耀;鄭學(xué)禮;王景林;;熒光定量PCR快速檢測金黃色葡萄球菌方法的建立[J];軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院院刊;2010年01期

3 連賓,傅平秋,莫德明,劉叢強;硅酸鹽細菌解鉀作用機理的綜合效應(yīng)[J];礦物學(xué)報;2002年02期

4 和嫻嫻;祁偉;陳輝;;膠質(zhì)芽孢桿菌產(chǎn)多糖條件優(yōu)化[J];江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué);2012年11期

5 曾曉希;周洪波;柳建設(shè);胡岳華;;脫硅細菌B．mucilaginosus Lv_(1-2)的培養(yǎng)條件研究[J];現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進展;2006年09期

6 胡秀芳;應(yīng)飛祥;陳集雙;;膠質(zhì)芽孢桿菌突變株021120的培養(yǎng)條件及發(fā)酵工藝優(yōu)化[J];中國生物工程雜志;2007年09期

7 王正榮;生吉萍;申琳;;細菌胞外多糖的生物合成與基因控制[J];生物技術(shù)通報;2010年11期

8 孫德四;陳福山;張強;;硅酸鹽細菌特性及對硅鋁的活化與吸持研究[J];蘇州科技學(xué)院學(xué)報(工程技術(shù)版);2005年04期

9 陳廷偉;膠質(zhì)芽胞桿菌分類名稱及特性研究(綜述)[J];土壤肥料;2002年04期

10 盛下放,黃為一;硅酸鹽細菌NBT菌株生理特性的研究[J];土壤學(xué)報;2001年04期

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1 李鋒;轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)研究海州香薷Cu吸收與耐性分子機理及其cDNA文庫的構(gòu)建[D];浙江大學(xué);2009年

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1 王振亞;膠質(zhì)類芽孢桿菌3016基因組學(xué)初步研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

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本文編號：2404835