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海神单胞菌生产聚-3-羟基丁酸酯的研究

海神单胞菌生产聚-3-羟基丁酸酯的研究

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作者：刘笑杰北京化工大学

学位级别：硕士

聚轻基脂肪酸醋(Polyhydroxyalkanoates,PHA)是细胞内的一类具有相似结构的功能性聚酯,广泛存在于革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和真菌中。PHA作为碳源与能源储备物质,在微生物生长环境恶劣时,提高菌种的适应能力。聚-3-轻基丁酸酷(Poly-3... 详细信息

聚轻基脂肪酸醋(Polyhydroxyalkanoates,PHA)是细胞内的一类具有相似结构的功能性聚酯,广泛存在于革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和真菌中。PHA作为碳源与能源储备物质,在微生物生长环境恶劣时,提高菌种的适应能力。聚-3-轻基丁酸酷(Poly-3-hydroxybutyrate, PHB)是结构最简单、研究最多的PHA材料。海神单胞菌是近年来鉴定的海洋细菌,能够以海水这种成本低廉的原料为培养基组分进行发酵。本论文对海神单胞菌在聚-3-羟基丁酸酯的发酵生产中的应用进行了初步的探索研究。首先选择了三株海神单胞菌属的菌种,包括南极海神单胞菌、青岛海神单胞菌和鼻甲海神单胞菌来进行发酵培养和产物鉴定。实验结果发现,南极海神单胞菌能够在细胞内积累大量的聚-3-羟基丁酸酯产物,所得材料经过核磁鉴定确认了其结构。摇瓶发酵培养中,该菌产生的PHB最高累积量为2.12g/L。南极海神单胞菌的最适生长温度为15℃,该培养条件不利于大规模工业化的生产和应用。论文进一步选择最适生长温度较高的鼻甲海神单胞菌为宿主,研究其在不同底物的培养基中的生长状况,并对其转化和表达系统进行了研究,以期能以该菌株为宿主通过代谢工程改造的方法获得新型的聚-3-羟基丁酸酯生产菌株。通过利用葡萄糖、木糖和乙酸等为碳源对鼻甲海神单胞菌进行培养,发现其能在三种底物中较好的生长,考虑到乙酸是一种低成本的发酵原料,该菌株具有较好的应用前景。采用电转化的方法对鼻甲海神单胞菌的转化技术进行研究,通过条件优化,将广寄主范围载体pMCS3成功转入宿主菌种。另一方面,为了拓展其分子生物学应用,采用紫外诱变的方法对鼻甲海神单胞菌进行突变,筛选到能够耐受卡那霉素的抗性突变体。上述研究为下一步在鼻甲海神单胞菌中表达外源的聚-3-羟基丁酸酯生物合成途径,获得新型的海神单胞菌生产菌株奠定了良好的研究基础。

关键词：海神单胞菌南极海神单胞菌鼻甲海神单胞菌聚-3-羟基丁酸酯海水

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