Enhancement of Sophorolipid Production of Wickerhamiella domercqiae var. sophorolipid CGMCC 1576 by Low-Energy Ion Beam Implantation
- 作者
- Hui Li, Xiaojing Ma, Lingjian Shao, Jing Shen, Xin Song
- 杂志
- Applied Biochemistry and Biotechnology（2012）
- DOI
- 10.1007/s12010-012-9664-1
- 所属领域
- 发酵工程
- 关键词
- 阅读原文
- 查看 PDF 原文
解决的核心问题
槐糖脂产量低且组分不够特异，难以满足其在食品、化妆品、环境及医药领域的应用需求，需要获得高产和特定组分（如酸性或内酯型）的槐糖脂产生菌株。
研究策略
采用低能氮离子束注入对槐糖脂产生菌Wickerhamiella domercqiae var. sophorolipid CGMCC 1576 (Y2A)进行诱变育种，筛选高产和组分特异的突变株。
核心内容
针对槐糖脂产量低、组分特异性不足的问题，该研究首次将低能氮离子束注入技术应用于槐糖脂产生菌Wickerhamiella domercqiae var. sophorolipid CGMCC 1576 (Y2A)的诱变育种。经离子束注入后，筛选出18株产量较野生型提高20%以上的突变株，其中突变株N3-18在摇瓶中产量最高达104 g/L，较野生型提高84.71%，在5L生物反应器中进一步提升至135 g/L。HPLC分析显示，突变株的槐糖脂总体组成与野生型相似，但多数组分含量显著增加。值得注意的是，N1-32和N3-18的酸性槐糖脂组分显著提升，其中峰7（C18:2 MASL）面积较野生型分别提高387%和401%，N3-18的酸性槐糖脂总产量达野生型的1.98倍；同时，具有抗癌活性的内酯型槐糖脂分子在多个突变株中大幅积累，例如C18:1 MLSL在N1-32和N3-18中分别提高153%和211%。结果表明，低能氮离子束注入能有效创制高产且组分特异的槐糖脂突变株，为食品、化妆品、环境及医药领域的应用提供了优良菌株资源。
创新点
首次将低能氮离子注入技术用于槐糖脂产生菌的诱变育种，获得了多个高产及特定组分（酸性/内酯型槐糖脂）增强的突变株。
研究对象（3）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Wickerhamiella domercqiae var. sophorolipid CGMCC 1576 (Y2A) | 槐糖脂生物合成途径 | — | 细胞色素P450单加氧酶 | 催化 | 参与槐糖脂合成中的脂肪酸羟基化反应 |
| Wickerhamiella domercqiae var. sophorolipid CGMCC 1576 (Y2A) | 槐糖脂生物合成途径 | — | UDP-葡萄糖基转移酶 | 催化 | 催化槐糖脂合成中的糖基化步骤 |
| Wickerhamiella domercqiae var. sophorolipid CGMCC 1576 (Y2A) | 槐糖脂生物合成途径 | — | 乙酰转移酶 | 催化 | 参与槐糖脂的乙酰化修饰 |
关键发现
- 经低能氮离子束注入后，18株突变株的槐糖脂产量比野生型提高20%以上
- 其中突变株N3-18在摇瓶中槐糖脂产量最高达104 g/l，较野生型提高84.71%，在5L生物反应器中进一步提至135 g/l
- HPLC分析显示不同菌株的槐糖脂组成类似，但多数组分含量较野生型提高
- 突变株N1-32和N3-18的酸性槐糖脂组分显著增加，如峰7（C18:2 MASL）面积较野生型分别提高387%和401%
- 具有抗癌活性的三个内酯型槐糖脂分子在多个突变株中大幅提高，其中C18:1 MLSL（峰17）在N1-32和N3-18中分别较野生型提高153%和211%，C18:2 DLSL（峰19）在N1-32中提高45.3%和65.9%，C18:1 DLSL（峰20）在N3-18中提高71.6%和105.4%
- N1-14突变株的内酯型槐糖脂产量为野生型的1.48倍
- N3-18的酸性槐糖脂产量较野生型提高1.98倍。
研究结论
低能氮离子束注入是获得高产及特定槐糖脂组分突变株的有效方法，在食品、化妆品、环境和医药领域具有应用潜力。