为了提高褐藻胶降解菌株Cobetia sp.20产褐藻胶裂解酶的能力,利用响应面法优化其发酵产褐藻胶裂解酶的培养基.首先利用单因素法分别对发酵培养基中的不同碳源、碳源添加量、不同氮源、氮源添加量以及氯化钠添加量、磷酸二氢钾添加量、硫酸镁添加量和pH进行探究,研究各因素对产酶的影响.在单因素实验的基础上,通过Plackett-Burman试验确定Cobetia sp.20发酵培养基中影响产酶的主要因素.通过响应面试验建立回归方程.研究结果表明,Cobetia sp.20最优发酵培养基配方为褐藻胶15.00 g/L、硫酸铵7.50 g/L、氯化钠15.00 g/L、硫酸镁0.50 g/L、磷酸二氢钾5.30 g/L、硫酸亚铁0.01 g/L、pH值7.58.优化后酶活为142.79 U/mL,比优化前提高了 26.36％.褐藻胶裂解酶活的提高,为褐藻胶裂解酶的工业化生产提供了参考.

[背景]海洋环境中分离到的微泡菌属菌株具有多糖降解能力,在环境中可以作为糖类代谢的重要执行者参与海洋碳循环过程.[目的]测定 2株微泡菌属菌株的多糖降解活性,通过与微泡菌属其他菌株基因组比较分析 2 株菌的多糖降解基因特征.[方法]通过 3,5-dinitrosalicylic acid(DNS)定糖法测定多糖降解活性,同时利用高通量测序技术对菌株基因组序列进行测定与组装,并与其他基因组注释结果进行比较分析.[结果]分离得到 2 株微泡菌属菌株YPW1 和YPW16,二者均为潜在新种.结果表明,菌株YPW1 能够降解琼胶、褐藻胶、果胶、几丁质、木聚糖、淀粉、普鲁兰等 7 种多糖,而菌株YPW16 仅可降解淀粉和普鲁兰.基因组分析表明,YPW1 具有上述 7 种多糖的降解酶基因,但菌株YPW16 只具有淀粉酶与普鲁兰酶降解基因.相较于其他微泡菌属菌株,菌株 YPW1 多糖降解范围、多糖降解酶基因种类与丰度较高,但菌株 YPW16 多糖降解范围却较为狭窄.由此可知,多糖降解酶基因在微泡菌属基因组中的分布差异性较大.[结论]本研究为微泡菌属提供了 2 株潜在的新型菌株资源,为生物多糖降解提供了生化工具,也为研究微泡菌属菌株中多糖降解基因分布与相关菌属的生态功能奠定基础.

面对能源危机和气候变化,改变能源结构、发展可再生的替代能源已迫在眉睫.生物乙醇作为最有发展前景的替代能源,在几十年的发展中产能迅速增长.与此同时,传统生物乙醇所带来的与人争粮争地等问题也逐渐凸显,促使人们寻找新的可持续发展的替代原料.褐藻具有生长迅速、产量大、成本低、预处理简单、不影响食品供应、环境友好等特点,有望成为新一代生物乙醇的原料.本文介绍了第一代、第二代生物乙醇的发展与瓶颈,及褐藻生物乙醇的优势及研究进展.

褐藻作为第三代生物乙醇生产原料,以其高碳水化合物含量、生产周期短、不与粮争地的优势逐渐被人们所关注.但是在生物乙醇的实际生产中,低成本基础上乙醇产率的提高一直是亟需解决的问题.主要针对褐藻制备生物乙醇的技术困难,综述了适用于大规模生产生物乙醇的预处理技术和糖化发酵技术的研究进展,并由此展望褐藻制备生物乙醇的研究发展新方向.

铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是临床上三大机会致病菌之一,可导致多种急慢性感染.铜绿假单胞菌感染人体后,往往会转变成过量产生乙酰化褐藻胶的黏液型细菌,并形成生物被膜(biofilm).一旦形成生物被膜,细菌将具有极强的抗生素耐药性和逃避机体免疫系统攻击的能力,造成临床上难治性、持续性感染.乙酰化褐藻胶是P.aeruginosa生物被膜的主要成分,决定了生物被膜的结构与功能.因此,本文从乙酰化褐藻胶的生物合成途径及调控机制、在细菌中的生物学功能及作为抗菌药物开发靶点等几个方面进行了综述.

随着大型褐藻生产燃料乙醇以及褐藻寡糖重大药用价值的发现,褐藻胶裂解酶成为国内外多个领域的研究重点.文中对解藻酸弧菌上与褐藻胶降解相关的5个基因分别进行克隆表达,通过SDS-PAGE和酶活性定量测定,发现该基因簇中的4个基因有降解褐藻胶活性.对酶活最高的rAlgV3进行了诱导条件的优化、酶蛋白纯化及酶性质研究,发现优化诱导条件后重组酶rAlgV3的酶活由2.34x 104 U/L上升为1.68× 105 U/L,比优化前提高了7.3倍;对酶性质进行表征发现该酶在4-70℃均有活性,最适反应温度为40℃,在4-20℃酶相对稳定;该酶在pH 6.5-9.0环境下均有较高的酶活,最适pH为8.0;pH稳定性好,在pH 4.5-9.5环境下可以稳定存在;适量的NaC1浓度和Fe2+、Fe3+等离子具有促进酶活的作用,SDS和Cu2+离子可明显抑制酶活力.对该酶的底物特性的研究发现,该酶不仅可以降解褐藻胶中的Poly-M片段,也能降解Poly-G片段,具有广泛底物特性;其降解海藻酸钠主要释放二糖和三糖,是一种内切酶.该酶对于第三代燃料乙醇的发展及褐藻寡糖的生产具有重要作用.

目的 对褐藻胶裂解酶基因aly-cob进行外源表达,并优化诱导条件以实现褐藻胶裂解酶的高效表达.方法 以产褐藻胶裂解酶菌株Cobetia sp.WG-007为出发菌株,对克隆得到的褐藻胶裂解酶基因进行稀有密码子改造,构建重组质粒pET-28a(+)-aly-cob,在宿主Escherichia coli BL21 pLysS中进行诱导表达,对发酵培养基、异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)、诱导温度、诱导时机、诱导浓度及诱导时间进行系统优化以提高酶活.结果 构建了重组菌E.coli BL21 pLysS/pET-28a(+)-aly-cob,最适培养基为SB培养基,最佳诱导条件为OD600为1.0时加入终浓度为0.1 mmol/L的IPTG,在22℃下诱导24h后酶活可达2 403.93 U/mL.结论 成功对优化后的褐藻胶裂解酶基因aly-cob进行外源表达,经诱导表达条件优化后酶活为野生菌酶活的15倍,更具有工业化应用的潜力.

[目的]从北海涠洲岛海域腐烂的马尾藻中分离得到的海洋弧菌 (Vibrio X511) 具有较强的利用褐藻胶能力, 本文利用转录组测序的方法以研究弧菌X511的褐藻胶代谢途径.[方法]采用Illumina Hi Seq2500测序平台对菌株在褐藻胶及葡萄糖培养下的转录组进行测序;比较和分析差异转录本, 利用荧光定量PCR验证测序结果;采用GO (Gene Ontology) 和KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) 对差异转录本进行功能和Pathway注释.[结果]经比较发现, 菌株在褐藻胶培养下相对于葡萄糖的培养共有2024个差异表达基因, 其中1066个基因上调, 958个基因下调;某些普遍存在于代谢途径中的基因在不同培养条件下也存在差异表达;海洋弧菌X511中涉及褐藻胶利用的所有基因以及合成乙醇的关键基因其转录量均有一定程度的上调;此外, 通过分析发现该菌株具有独特的褐藻胶利用方式, 其中的一个代谢过程尚未在弧菌中被报道.[结论]成功解析了海洋弧菌X511的褐藻胶代谢途径, 丰富了生物方法降解褐藻胶的研究, 为大型海藻生物质能源的研究提供有价值的数据支持.

鉴定一株从红树林土壤中分离的产褐藻胶裂解酶菌株HB12274,并优化其培养条件使之产生高活性的胞外褐藻胶裂解酶.依据形态学、生理生化特性和16S rDNA序列分析对菌株HB12274进行鉴定;设计单因素和正交试验优化菌株HB12274产胞外褐藻胶裂解酶的培养条件.菌株HB12274鉴定为解淀粉芽孢杆菌植物亚种Bacillus amyloliquefaciens subsp.plantarum;菌株HB12274产褐藻胶裂解酶的最适发酵条件为:褐藻酸钠5.0 g/L、蛋白胨6.0 g/L、NaCl 15.0 g/L、CaCl2 1.0 g/L、初始pH6.0,30℃发酵培养42 h.在最优培养条件下,菌株HB12274最大酶活性可达721.2U/mL,与优化前酶活力相比提高了2.95倍.本研究获得菌株Bacillus amyloliquefaciens HB12274的最适产酶条件,为该菌的进一步研究应用提供参考.

[目的]筛选一株能降解褐藻胶的菌株,并优化产酶条件以提高褐藻胶裂解酶活力.[方法]从漳州海域采集到海水和海泥,以海藻酸钠为唯一碳源,通过富集培养、初筛、复筛筛选到一株能够降解褐藻胶的菌株.依据16S rRNA序列分析、生理生化特征、菌体形态及菌落特征对该菌进行鉴定.通过单因素和正交试验对该菌的产酶条件进行优化.[结果]该菌属于海科贝特氏菌,命名为Cobetia marinaHQZ08.该菌株最佳的产酶培养基组成为:海藻酸钠7.00 g/L、蛋白胨3.00 g/L、NaCl 30.00 g/L,K2HPO4·3H2O 1.25 g/L.最佳发酵条件为:接种量2％,接种龄12h,培养基起始pH为7.0,培养温度25℃,培养时间24 h.优化后褐藻胶裂解酶活力达到68.5 U/mL,TLC法分析酶解产物为褐藻胶寡糖.[结论]HQZ08菌株可以用于降解褐藻胶,产生聚合度为2-6的褐藻胶寡糖.