1材料与方法
(1)菌种
带小棒链霉菌(Streptomycesclavuli-gerus)XC-1-35,系浙江医药股份有限公司新昌制药厂保藏菌株。
(2)培养基及培养条件
斜面及平板培养采用高氏1号培养基,28℃培养8~9d。
种子培养250ml三角瓶装30ml培养基,置旋转式摇床28℃,220r/min振荡培养48h。培养基成分(g/L):可溶性淀粉15,甘油15,鱼粉20,CaCO33,pH6.5~7.0。
摇瓶发酵250ml三角瓶装30ml培养基,接种量10%,28℃,220r/min振荡培养96h。培养基成分(g/L):淀粉50,甘油5,黄豆粉30,玉米浆5,CaCl20.1,NaCl0.1,FeSO4·7H2O0.1,MgCl2·6H2O0.1,KH2PO40.8,CaCO33,pH6.5~7.0。
(3)分析方法
克拉维酸含量测定发酵液采用6mol/L盐酸调pH至3.5~4.0,3500r/min离心10min,去除菌丝体和固体残渣,吸取5ml上清液,12000r/min离心10min后,用重蒸水适当稀释,供HPLC检测。色谱条件为:色谱柱C18,ODS(4.6mm×150mm),柱温25℃。检测器:VWD(SPD-10A),检测波长220nm,流动相:0.02molKH2PO4∶乙腈(400∶12,体积比),流速0.7ml/min,进样量10μl。
菌丝浓度测定取10ml发酵液,4000r/min离心15min,测得沉淀物在发酵液中所占的比例即为菌丝浓度。pH测定pH电极测定。
(4)菌种诱变处理
单孢子悬液的制备将冷冻孢子移种子斜面,培养成熟后加入500μg/ml的无菌咖啡因溶液(作助变剂),刮下孢子并打散,用无菌滤纸过滤即得。
诱变处理吸取5ml单孢子悬液于无菌平板中,置于功率为30W,波长253.7nm的紫外灯直下30cm处开盖振荡照射60s,避光放置过夜,取样经梯度稀释后涂平板,28℃,避光培养9d左右,挑取单菌落转接斜面。
(5)甘油耐受性突变株的筛选
将经紫外线照射的孢子悬液稀释后,分别涂布于含有一定甘油浓度的分离平板上,28℃培养9~12d。
2结果与讨
2.1甘油耐受性突变株的筛选
带小棒链霉菌存在着甘油诱导的甘油转运系统(GTS),在甘油耐受性高的菌株中GTS活力强,可高效转运甘油合成克拉维酸。为此,试验中采用耐受高浓度甘油的平板筛选UV诱变后的突变株。
(1)菌株XC-1-35对甘油的耐受性考察
分别将未诱变处理和经UV诱变处理后的XC-1-35菌株的单孢子悬液,采用梯度稀释后涂布于含不同浓度甘油的分离平板上,结果如研究发现,未经处理的对照组在含12%以上甘油浓度的平板上无菌落生长,其甘油耐受浓度为10%;经UV诱变处理的诱变组在含14%甘油浓度的平板上还可生长出少量呈光秃型的小菌落,并且随着平板中甘油浓度的增加,菌落的生长速度也随之减慢,其培养时间由对照的9d延长到13d。
(2)甘油耐受性突变株的选育
将经UV诱变处理60s后的XC-1-35单孢子悬液适当稀释后涂布在含14%甘油浓度的分离平板上进行培养,筛选耐高甘油浓度突变株,共挑取了93支耐受菌株转接斜面。摇瓶发酵初筛及复筛结果表明,采用筛选甘油耐受性突变株的选育效果比较理想,正变率达到63.3%,负变率仅为3.3%。利用该抗性突变株筛选方法,试验中共进行了5轮的菌种选育,得到高产菌株XC-5-48的效价达1970μg/ml,为出发菌株(318μg/ml)的6.2倍。该诱变株经斜面连续传代4次,发酵效价稳定在1800μg/ml以上,表明其高产性能稳定,可用于进一步的对照组和诱变组的甘油耐受浓度比较验。
2.2突变株XC-5-48与出发菌株XC-1-35的生理特性研究
Miuambres等认为克拉维酸产生菌中具有两种不同的转运甘油分子系统。其中透过细胞90%以上的甘油是由甘油转运系统(GTS)转运的。GTS是一种分布于细胞膜上的透性酶(转运酶系),酶活性的最适pH为7.0,最适温度为23~35℃,Km为14μmol/L,半衰期为8h左右。该透性酶的活性中心含有-SH基团,其转运能力与细胞膜结构的完整程度相关,并受到L-丝氨酸等某些物质的抑制。为此,试验中通过向发酵培养基中添加不同浓度的影响GTS系统活性的因素,如丝氨酸、碘乙酸、脂肪酸,分别观察其对突变株XC-5-48与出发菌株XC-1-35的生长代谢及产物合成的影响,以了解突变株的生理特性。