Salicylic acid as an effective elicitor for improved taxol production in endophytic fungus Pestalotiopsis microspora
- 作者
- Kamalraj Subban, Ramesh Subramani, Vishnu Priya Madambakkam Srinivasan, Muthumary Johnpaul, Jayabaskaran Chelliah
- 单位
- Department of Biochemistry, Indian Institute of Science, Bangalore, India; Centre for Advanced Studies in Botany, University of Madras, Guindy Campus, Chennai, Tamil Nadu, India; School of Biological and Chemical Sciences, Faculty of Science, Technology & Environment, The University of the South Pacific, Laucala Campus, Private Mail Bag, Suva, Republic of Fiji
- 杂志
- PLoS ONE（2019）
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0212736
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
利用水杨酸作为诱导子提高内生真菌Pestalotiopsis microspora的紫杉醇产量，并探究其作用机制。
研究策略
在P. microspora培养中添加不同浓度水杨酸，通过HPLC/ESI-MS定量紫杉醇，测定抗氧化酶活性、脂质过氧化、总脂/甾醇含量及GGPPS基因表达，解析其促产量机制。
核心内容
该研究以水杨酸作为诱导子，考察其对内生真菌Pestalotiopsis microspora合成紫杉醇的促进作用及机制。实验在培养体系中分别添加不同浓度的水杨酸，利用HPLC/ESI-MS定量紫杉醇产量，并测定抗氧化酶活性、脂质过氧化水平、总脂和甾醇含量以及GGPPS基因表达变化。结果显示，300 μM水杨酸处理下紫杉醇产量达625.47 μg/L，较对照的283.11 μg/L提高了45.4倍，同时生物量达到27.3 g/L。机制层面，水杨酸显著诱导氧化应激，过氧化氢酶活性升至0.880 U/mg蛋白，过氧化物酶活性为0.0087 U/mg，脂质过氧化水平达0.085 μmol/g，谷胱甘肽含量、总脂和甾醇含量也均明显上升，GGPPS基因表达较对照上调约9倍。研究表明水杨酸通过激发抗氧化响应、促进脂质和甾醇积累并上调关键萜类合成基因，有效提升真菌紫杉醇产量，为微生物来源紫杉醇的高产开发提供了一种可行策略。
创新点
首次报道水杨酸在真菌紫杉醇生物合成途径中的作用；实现微生物来源紫杉醇产量的最高提升（45倍）。
研究对象（3）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Pestalotiopsis microspora | 紫杉醇生物合成途径（类异戊二烯途径） | GGPPS | 香叶基香叶基焦磷酸合酶 | 催化 | SA诱导表达上调，300 μM时转录水平约为对照9倍 |
| Pestalotiopsis microspora | 抗氧化应激系统 | — | 过氧化氢酶（CAT） | 催化 | SA 300 μM时活性0.880 U/mg，对照0.127 U/mg |
| Pestalotiopsis microspora | 抗氧化应激系统 | — | 过氧化物酶（PX） | 催化 | SA 300 μM时活性0.0087 U/mg，对照0.0017 U/mg |
关键发现
- 在300 μM水杨酸处理下，Pestalotiopsis microspora的紫杉醇产量达625.47 μg/L，较对照（283.11 μg/L）提高45.4倍
- 最佳生物量27.3 g/L。水杨酸诱导后过氧化氢酶活性最高0.880 U/mg蛋白（对照0.127 U/mg），过氧化物酶活性0.0087 U/mg（对照0.0017 U/mg），脂质过氧化水平0.085 μmol/g（对照0.012 μmol/g），谷胱甘肽含量在1200 μM时达0.027 μmol/mg（对照0.0015 μmol/mg），总脂0.968 mg/g（对照0.054 mg/g），甾醇0.205 mg/g（对照0.046 mg/g）。GGPPS基因表达在300 μM时较对照上调约9倍。
研究结论
添加水杨酸通过诱导氧化应激、增加脂质过氧化和甾醇积累，并上调GGPPS基因表达，显著提高P. microspora的紫杉醇产量，该研究为真菌来源紫杉醇的高产提供了新策略。