Strain Improvement of Aspergillus Sp. and Penicillium Sp. by Induced Mutation for Biotransformation of α-Pinene to Verbenol
- 作者
- Renu Agrawal, Nazhath- Ul- Ainn Deepika, Richard Joseph
- 单位
- Department of Food Microbiology, Central Food Technological Research Institute, Mysore, India
- 杂志
- Biotechnology and Bioengineering（1999）
- DOI
- 10.1002/(sici)1097-0290(19990420)63:2<249::aid-bit14>3.0.co;2-d
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
野生型Aspergillus sp.和Penicillium sp.转化α-蒎烯为马鞭烯醇的效率低，且主要产物为马鞭烯酮，需要改良菌株以提高马鞭烯醇的产量和选择性。
研究策略
采用紫外线（UV）、乙基甲烷磺酸酯（EMS）和秋水仙素诱导突变，筛选高效转化α-蒎烯为马鞭烯醇的突变株，并分析其形态、DNA含量及产物变化。
研究路线图
创新点
通过简单诱变获得的高效突变株，特别是UV突变株，转化效率显著提高（Aspergillus提高15倍，Penicillium提高8倍），且产物以马鞭烯醇为主，大幅减少副产物马鞭烯酮，有利于开发经济可行的生物转化工艺。
研究对象（4）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Aspergillus sp. | α-蒎烯生物转化 | — | α-pinene hydroxylase | 催化 | 催化α-蒎烯羟化生成马鞭烯醇 |
| Aspergillus sp. | α-蒎烯生物转化 | — | verbenol dehydrogenase | 催化 | 催化马鞭烯醇脱氢生成马鞭烯酮 |
| Penicillium sp. | α-蒎烯生物转化 | — | α-pinene hydroxylase | 催化 | 催化α-蒎烯羟化生成马鞭烯醇 |
| Penicillium sp. | α-蒎烯生物转化 | — | verbenol dehydrogenase | 催化 | 催化马鞭烯醇脱氢生成马鞭烯酮 |
关键发现
- 通过紫外线、EMS和秋水仙素诱变，获得了Aspergillus sp.和Penicillium sp.的突变株。Aspergillus UV突变株的生物转化效率较野生型提高15倍，EMS突变株提高8倍，秋水仙素突变株提高2倍
- Penicillium UV突变株提高8倍，EMS突变株提高2倍，秋水仙素突变株提高1.5倍。在100 mL缓冲液中使用20 mg α-蒎烯，Aspergillus UV突变株产生4.5 mg/100 mL马鞭烯醇（转化率23%），Penicillium UV突变株产生3.6 mg/100 mL（转化率18%）。野生型Aspergillus产马鞭烯醇300 μg/100 mL，马鞭烯酮1000 μg/100 mL
- UV突变株马鞭烯醇4566 μg/100 mL，马鞭烯酮62 μg/100 mL。野生型Penicillium产马鞭烯醇440 μg/100 mL，马鞭烯酮1500 μg/100 mL
- UV突变株马鞭烯醇3698 μg/100 mL，马鞭烯酮80 μg/100 mL。
研究结论
诱变处理能有效提高真菌将α-蒎烯转化为马鞭烯醇的效率，获得的突变株主要产马鞭烯醇而非马鞭烯酮，具有开发经济可行的风味物质生产过程的潜力。