一种耐受高浓度1,4-丁二胺的菌株及其培养方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种耐受高浓度1,4

【技术实现步骤摘要】
一种耐受高浓度1,4
‑
丁二胺的菌株及其培养方法与应用


[0001]本专利技术属于微生物
，具体涉及一种耐受高浓度1，4
‑
丁二胺的菌株及其培养方法与应用。

技术介绍

[0002]1,4
‑
丁二胺，也称为腐胺，分子式为C4H
12
N2，普遍存在于人体的某些器官和食物中，参与细胞的代谢调控。1,4
‑
丁二胺在工业上应用广泛，可用于医药药物、表面活性剂和农作物等领域。1,4
‑
丁二胺的主要工业用途是用于合成聚酰胺材料如PA46、PA4T等，它们是一种性能优良的工程塑料。
[0003]目前1,4
‑
丁二胺的生产主要是化学合成法。该方法先由高毒性的苯烯腈和氢氰酸在价格昂贵的碱性催化剂作用下发生反应得到易燃的丁二腈，再经过反应条件苛刻的氢化反应将丁二腈转化为丁二胺。该生产工艺的反应条件苛刻，环境保护压力大，化学原料来源于不可再生的石油资源。因此，化学合成法生产1,4
‑
丁二胺是一种不可持续的生产方法。
[0004]随着石油资源的不可再生及环境保护的重视，1,4
‑
丁二胺的绿色生物制造受到科学家们重视，利用微生物转化或发酵生产1,4
‑
丁二胺已经成为未来1,4
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丁二胺生产的发展趋势。许多研究工作者开始对微生物菌株进行改造，希望能高效合成丁二胺(LI Z,SHEN Y P,JIANG X L,et al.Metabolic evolution and a comparative omics analysis of Corynebacterium glutamicum for putrescine production[J].J Ind Microbiol Biotechnol,2018,45(2):123
‑
39.THONGBHUBATE K,IRIE K,SAKAI Y,et al.Improvement of putrescine production through the arginine decarboxylase pathway in Escherichia coli K
‑
12[J].AMB Express,2021,11(1):168.)。目前微生物发酵法合成1,4
‑
丁二胺的产量都还较低，最高才42.3g
·
L
‑1，葡萄糖利用率0.256g
·
g
‑1，产率1.256g
·
L
‑1·
h
‑1，这是目前报道的最高水平(NOH M,YOO S M,KIM W J,et al.Gene Expression Knockdown by Modulating Synthetic Small RNA Expression in Escherichia coli[J].Cell Systems,2017,5(4):418
‑
26.e4.)。1,4
‑
丁二胺产量无法进一步提高的主要原因之一，是宿主细胞对1,4
‑
丁二按的耐受性较低，高浓度的1,4
‑
丁二胺会导致宿主细胞死亡。因为1,4
‑
丁二胺具有毒性，当1,4
‑
丁二胺的浓度达到0.25M(约22g/L)时，细胞生长率下降40％，0.5M(约44g/L)时生长率明显下降，0.6M(约52g/L)时细胞迅速溶解(QIAN Z G,XIA X X,LEE S Y.Metabolic engineering of Escherichia coli for the production of putrescine:a four carbon diamine[J].Biotechnol Bioeng,2009,104(4):651
‑
62.)。因此，提高宿主细胞对1,4
‑
丁二胺浓度的耐受性，是构建高产1,4
‑
丁二胺重组菌株的前提之一。
[0005]目前还没有耐高浓度1,4
‑
丁二胺菌株的报道。提高宿主菌株对1,4
‑
丁二胺的耐受性是绿色高效生物合成1,4
‑
丁二胺必须解决的技术难题。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中菌株在高浓度1,4
‑
丁二胺环境难以存活的问题，本专利技术目的在于提供一种耐受高浓度1,4
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丁二胺的沃氏葡萄球菌菌株，以及其培养方法与应用，从而为构建高产1,4
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丁二胺的宿主菌株奠定基础。
[0007]本专利技术技术方案概述如下：
[0008]本专利技术以沃氏葡萄球菌(Staphylococcus warneri)为出发菌株，采用ARTP(Atmospheric and Room Temperature Plasma，ARTP，常压室温等离子体)诱变技术和菌株适应性进化方法，筛选得到一株耐受高浓度1,4
‑
丁二胺的沃氏葡萄球菌菌株，命名为0120，该菌株已于2023年5月30日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编：100101)，保藏编号：CGMCC No.27492，分类命名：沃氏葡萄球菌(Staphylococcus warneri)。
[0009]上述沃氏葡萄球菌0120菌株的在LB培养基中的菌落特征和出发菌株在LB培养基中的菌落特性基本一致，没有发现明显变化。
[0010]上述沃氏葡萄球菌0120菌株的16S rDNA核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示，其与出发菌株的16S rDNA核苷酸序列具有99.93％相似性。
[0011]上述沃氏葡萄球菌0120菌株能够耐受最高120g/L浓度的1,4
‑
丁二胺，或者相当于120g/L浓度1,4
‑
丁二胺的1,4
‑
丁二胺盐，例如1,4
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丁二胺盐酸盐，1,4
‑
丁二胺硫酸盐等。
[0012]本专利技术还提供上述沃氏葡萄球菌0120菌株的培养方法。
[0013]根据本专利技术，上述沃氏葡萄球菌0120菌株在含有40
‑
120g/L浓度的1,4
‑
丁二胺或相当于40
‑
120g/L浓度1,4
‑
丁二胺的1,4
‑
丁二胺盐的培养基中正常生长。
[0014]根据本专利技术优选的，上述沃氏葡萄球菌0120菌株在含有60
‑
120g/L浓度的1,4
‑
丁二胺或相当于60
‑
120g/L浓度1,4
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一株沃氏葡萄球菌(Staphylococcus warneri)菌株，其特征在于：所述菌株名称为沃氏葡萄球菌0120，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为CGMCC No.27492。2.如权利要求1所述沃氏葡萄球菌菌株，其特征在于：所述菌株的16SrDNA核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。3.如权利要求1所述沃氏葡萄球菌菌株，其特征在于：所述菌株耐受120g/L浓度的1,4
‑
丁二胺，或相当于120g/L浓度1,4
‑
丁二胺的1,4
‑
丁二胺盐，或相当于120g/L浓度1,4
‑
丁二胺的1,4
‑
丁二胺及其盐的混合物。4.如权利要求3所述沃氏葡萄球菌菌株，其特征在于：所述1,4
‑
丁二胺盐为1,4
‑
丁二胺盐酸盐或1,4
‑
丁二胺硫酸盐至少一种。5.权利要求1
‑
3任一项所述沃氏葡萄球菌菌株在制备1,4
‑
丁二胺中的应用。6.如权利要求5所述应用，其特征在于，步骤如下：接种沃氏葡萄球菌菌株至...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎明，路福平，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：