System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种提高谷氨酸棒杆菌在高温胁迫下生长的方法技术_技高网
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一种提高谷氨酸棒杆菌在高温胁迫下生长的方法技术

技术编号:44890050 阅读:4 留言:0更新日期:2025-04-08 00:27
本发明专利技术公开了一种提高谷氨酸棒杆菌在高温胁迫下生长的方法,为了克服现有微生物在工业发酵生产过程中由温度升高引起的异常生长和代谢,甚至死亡等问题,采用适应性实验室进化,以谷氨酸棒杆菌ATCC 13032为原始菌株,进行为期42.9天的热应激传代培养,分离出对高温抗性提高的菌株HES1和HES2。通过对其全基因组重测序,得到使菌株产生高温适应变化的突变元件cspB和gltA。并对突变元件进行高温测试。在具体实施中,分别过表达上述2个突变体,在测试中与对照菌株WT相比,其对42℃高温耐受性提高分别约14.4%和7%。因此,本发明专利技术通过适应性实验室进化得到的有益突变体为谷氨酸棒杆菌在工业高温条件中的应用奠定了良好基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物工程领域,具体涉及通过适应性实验室进化和全基因组测序,挖掘对谷氨酸棒杆菌高温胁迫耐受性增强的元件突变体。


技术介绍

1、环境中温度的变化是影响微生物生长的最重要的因素之一,具体表现在酶的活性、生物大分子的稳定性、细胞膜的流动性和完整性。绝大部分工业微生物,对温度比较敏感,在微生物工业发酵生产过程中,放出热量,温度升高,影响其正常的生长和代谢,甚至死亡,不利于工业化生产。同时,极端温度也会破坏微生物的细胞膜的结构或干扰蛋白质和rna等生物大分子的功能。因此,为了不影响微生物的生长代谢,减少微生物工业发酵的成本,实现高效的高温发酵,只有通过了解微生物对不同环境胁迫应答的生理机制,改善工业微生物细胞的生理功能,才能显著提高工业微生物对生产环境下胁迫的适应能力。

2、适应性实验室进化(ale)是生物学研究中的一种常用方法,可以深入了解分子进化的基本机制和在特定生长条件下长期选择期间在微生物种群中积累的适应性变化。全自动微生物适应性进化仪(evol cell)是基于高气体透过性微管路及单相微流控技术开发而成的微生物驯化装备,具有微生物培养、传代、化学因子梯度添加、氧分压控制等功能。仪器以微管路作为微型生物反应器,对多种气体(氧气、氮气、二氧化碳等)具有良好的渗透性,充分满足培养过程气体交换需求。利用氧分压控制技术,可以灵活调控反应器周围气体环境,从而应用于多种微生物的培养和适应性进化。

3、在工业发酵领域中,谷氨酸棒杆菌在较高温度培养往往可以给工业发酵提供潜在的适用益处,例如减少发酵冷却成本、降低水电资源的消耗、优化发酵过程、降低发酵过程中的污染风险。此外,在某些情况下,升高的发酵温度可以导致更快的微生物生长和增加整体生物量产量,从而使提高菌株高温耐受性成为工业上有吸引力的特性。目前,对谷氨酸棒杆菌耐高温的研究较少,在热胁迫下的调控机制了解还不够深入,且尚未在全基因组水平上分析对热休克及其调控系统的转录反应。因此,探索谷氨酸棒杆菌耐高温调控机制,构建优良的耐高温菌种对工业发酵具有重要的意义。本专利技术挖掘和表征参与菌株抗高温的重要功能元件,构建了具有抗高温能力的高效菌株。


技术实现思路

1、一、选择谷氨酸棒杆菌atcc13032作为原亲本菌株,在热应激条件下通过使用全自动微生物适应性进化仪(evol cell)筛选耐高温的谷氨酸棒杆菌;

2、二、热适应后,从热应激筛选板中分离出两个耐热性最好的个体菌落,命名为hes1和hes2;

3、三、对2株热进化菌株hes1和hes2进行全基因组重测序;

4、四、对步骤3得到的突变元件,在pxmj19质粒上过表达,构建重组质粒;

5、五、对比含空pxmj19质粒的野生菌株与步骤4中重组质粒的od600值,筛选对高温耐受性提高的突变元件。

6、本专利技术的有益效果:

7、微生物对温度比较敏感,在工业发酵生产过程中,温度升高会影响其正常生长和代谢,甚至死亡,导致产率降低,不利于工业化生产。本专利技术通过适应性实验室进化获得了两株耐热菌,并采用基因组重测序的方法,得到所述的冷休克蛋白cspb和柠檬酸合成酶glta,从理论角度论证了在谷氨酸棒杆菌耐热中的重要作用,且通过实验验证证实了该元件在提高谷氨酸棒杆菌抗高温胁迫中的应用。与对照菌株相比,其42℃高温耐受性分别有效地提高了14.4%和7%。

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【技术保护点】

1.一种提高谷氨酸棒杆菌在高温胁迫下生长的方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种提高谷氨酸棒杆菌在高温胁迫下生长的方法,其特征在于,所述步骤1中,出发菌株培养基为LBHIS培养基。

3.根据权利要求1所述的一种提高谷氨酸棒杆菌在高温胁迫下生长的方法,其特征在于,所述步骤2中,温度梯度为30℃、32℃、35℃、37℃、40℃、42℃和43℃。

4.根据权利要求1所述的一种提高谷氨酸棒杆菌在高温胁迫下生长的方法,其特征在于,所述步骤3中,将权利要求2中经适应性实验室进化得到的耐高温菌株HES1和HES2进行全基因组重测序分析,获得了冷休克蛋白cspB和柠檬酸合成酶gltA突变元件。

5.如权利要求4所述的冷休克蛋白cspB突变体的编码基因,优选地,其核苷酸序列如SEQ ID No.5所示。

6.如权利要求4所述的柠檬酸合成酶gltA突变体的编码基因,优选地,其核苷酸序列如SEQ ID No.7所示。

7.根据权利要求1所述的一种提高谷氨酸棒杆菌在高温胁迫下生长的方法,其特征在于,所述步骤4中,含有如权利要求4所述编码基因,将它们在pXMJ19质粒上过表达,构建重组质粒。

8.根据权利要求1所述的一种提高谷氨酸棒杆菌在高温胁迫下生长的方法,其特征在于,所述步骤5中,含有如权利要求4所述的编码基因在增强谷氨酸棒杆菌重组菌的高温耐受性中的应用。特别是,过表达谷氨酸棒杆菌突变元件cspB和gltA的高温耐受性生长测试。

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【技术特征摘要】

1.一种提高谷氨酸棒杆菌在高温胁迫下生长的方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种提高谷氨酸棒杆菌在高温胁迫下生长的方法,其特征在于,所述步骤1中,出发菌株培养基为lbhis培养基。

3.根据权利要求1所述的一种提高谷氨酸棒杆菌在高温胁迫下生长的方法,其特征在于,所述步骤2中,温度梯度为30℃、32℃、35℃、37℃、40℃、42℃和43℃。

4.根据权利要求1所述的一种提高谷氨酸棒杆菌在高温胁迫下生长的方法,其特征在于,所述步骤3中,将权利要求2中经适应性实验室进化得到的耐高温菌株hes1和hes2进行全基因组重测序分析,获得了冷休克蛋白cspb和柠檬酸合成酶glta突变元件。

5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:王健林益存李魏东
申请(专利权)人:吉林大学
类型:发明
国别省市:

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