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常壓室溫等離子體誘變技術在選育高產DHA的裂殖壺菌方面的應用

作者:admin 發布時間:2020/02/25 瀏覽量:1764
二十二碳六烯酸( DHA) 是一種重要的ω-3系列多不飽和脂肪酸。研究表明 DHA 能抑制癌細胞增殖、抵御炎癥、預防心血管疾病,同時還具有抗皺保濕、防衰老等作用。DHA 的來源主要分為兩類: 一類主要從DHA含量較高的深海魚類中提取獲得;另一類是微生物發酵法獲取DHA。

裂殖壺菌,又稱裂壺藻,是屬于破囊壺菌科的單細胞海洋微藻,與其他海洋真菌相比,裂殖壺菌不僅能夠大量積累油脂,還可以積累許多對人體有益的活性物質,具有生長速度快、DHA含量高等優勢,是值得研究和深度開發的生物合成DHA的優質種源,市場前景廣闊。但是野生型裂殖壺菌的 DHA 產量較低,難以滿足工業化需求。誘變育種作為一種高效的良種篩選手段在產油微生物選育與改良中顯示了極為重要的作用和廣闊的應用前景。

裂殖壺

袁軍等[1],利用常壓室溫等離子體(ARTP)誘變快速選育高產DHA的裂殖壺菌突變株,獲得一株突變菌株DHA生產能力提升顯著,比初始菌株提升了29.8%,DHA產量達到7.31g/L。主要的飽和脂肪酸含量顯著下降(P<0.005),而不飽和脂肪酸含量顯著增加(P<0.005)。經5次傳代后性狀穩定。龔定芳等[2],使用相同的誘變方法處理裂殖壺菌,獲得一株誘變菌株其生物量、油脂總量、DHA 產量與原始菌株相比分別提高了18.11% 、14.87% 、46.12% ,DHA產量為6.59 g /L,且性狀穩定。

趙犇等[3],將出發菌株進行甲基磺酸乙酯(EMS)誘變和常壓室溫等離子體(ARTP)復合誘變。該復合誘變正突變率達到32.2%;復合誘變選育得到高產DHA裂殖壺菌菌株,其DHA生產能力和DHA含量分別達到7.2 g/L和43.2%,比出發菌株分別高35.6%和19.2%。

胡愛云等[4],利用RNA-seq技術對裂殖壺菌的原始菌株和ARTP誘變所獲取的DHA高產菌株進行轉錄組分析。揭示誘變菌株中DHA產量提高的分子機理。與原始菌株比較,誘變菌株中有314個基因上調,3個基因下調;上調的基因主要參與氨基酸代謝和能量代謝,為多不飽和脂肪酸的積累供應更多的乙酰輔酶 A( 乙酰-CoA) 和還原型輔酶Ⅱ( NADPH) 。利用熒光定量PCR驗證基因的差異表達情況,結果與轉錄組分析一致。

ARTP誘變方法快捷高效,借助遺傳育種手段,培育高產DHA的裂殖壺菌變異株仍有一定的發展空間,這也是發酵法提高DHA生產強度的上游基礎。同時也為其他多不飽和脂肪的誘變選育方法提供參考。

盡管基因工程已普遍應用于微生物育種,并且在裂殖壺菌上也有所研究,但考慮到裂殖壺菌復雜的遺傳背景和尚不十分明晰的DHA合成途徑,誘變仍舊是可以考慮的選擇。

 

參考文獻:

[1] 袁軍, 趙犇, 孫夢玉, . 常壓室溫等離子體(ARTP)誘變快速選育高產DHA的裂殖壺菌突變株[J]. 生物技術通報, 2015, v.31;No.279(10):205-210.

[2] 龔定芳, 熊祎楠, 孫佼文, . 常壓室溫等離子體誘變選育DHA高產菌株[J]. 中國油脂, 2019, 44(03):124-128.

[3] 趙犇, 王武, 李昌靈, . EMS-ARTP復合誘變選育高產DHA裂殖壺菌[J]. 食品與機械, 2018, v.34;No.196(02):25-30.

[4] 胡愛云, 龔定芳, 李莎. 裂殖壺菌誘變株高產DHA機理的轉錄組學分析[J]. 中國油脂, 44(12).

 

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