本发明专利技术公开了一株巴氏葡萄球菌突变株及其在制备5‑氨基乙酰丙酸中的应用。本发明专利技术的巴氏葡萄球菌突变株为能利用木质纤维素产生5‑氨基乙酰丙酸的巴氏葡萄球菌突变株Staphylococcus pasteuri PK8，该突变株的保藏编号为CGMCC No.16178，保藏日期为2018年7月30日。本发明专利技术还公开了该突变株利用经预处理的木质纤维素及土豆渣废料制备5‑氨基乙酰丙酸的方法。实验证明：该突变株遗传性状稳定，且可利用资源丰富、廉价的木质纤维素或土豆渣可发酵糖液为碳源合成5‑氨基乙酰丙酸，并耐受预处理过程中产生的抑制物良好的生长，不仅降低了工艺过程的成本，而且有利于生态环境保护，实现可持续发展。
A Staphylococcus pasteus mutant strain and its application in the preparation of 5-aminolevulinic acid
The invention discloses a Staphylococcus pasteus mutant strain and its application in the preparation of 5 -aminolevulinic acid. The Staphylococcus pasteuri mutant strain of the invention is Staphylococcus pasteuri PK8, which can produce 5 aminolevulinic acid from lignocellulose. The mutant strain has the storage number CGMCC No. 16178 and the storage date is July 30, 2018. The invention also discloses a method for preparing 5 -aminolevulinic acid from pretreated lignocellulose and potato residue waste. The results showed that the mutant had stable genetic traits and could synthesize 5-aminolevulinic acid from lignocellulose or potato residue fermentable sugar as carbon source. The mutant could tolerate the growth of inhibitors produced in the pretreatment process, which not only reduced the cost of the process, but also helped to protect the ecological environment and achieve sustainable development.
【技术实现步骤摘要】
一株巴氏葡萄球菌突变株及其在制备5-氨基乙酰丙酸中的应用
本专利技术属于生物化工领域，具体涉及一株巴氏葡萄球菌突变株及其在制备5-氨基乙酰丙酸中的应用。
技术介绍
5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinicacid，ALA)是生物体内合成四氢吡咯化合物(卟啉、叶绿素、血红素、维生素B12)的前体物质，广泛存在于微生物、植物和动物细胞中。ALA在农业、医药领域具有广泛用途。在农业领域中，ALA可以促进绿色植物的光合作用、调节植物的呼吸作用、促进植物组织分化、提高植物抗逆性、改善农产品质量。低浓度使用可以显著提高作物产量，而高浓度可以用作安全无污染的除草剂以及杀虫剂使用。在医药领域中，由于具有选择性杀死癌细胞的作用，被称为第二代光动力学药物。ALA对光敏剂原卟啉Ⅸ的刺激作用被用于光动力学癌症治疗和肿瘤定位。在皮肤病治疗和铅中毒的检测中也得到了广泛应用。基于ALA的功能和广泛的应用前景，其合成研究已经引起前所未有的重视。以马尿酸和琥珀酸、糠醛等杂环类物质以及乙酰丙酸等物质为原料的化学合成工艺是目前生产ALA的主要方法。但是化学合成法工艺繁琐、副产物多、分离提纯难、得率低而且还会造成严重的环境污染。利用微生物发酵产ALA可以有效缓解化学合成所面临的困境。目前报道的能够产生ALA的微生物有光合细菌Rhodobactersphaeroides、Rhodopseudanonaspalustris、Rhodopseudomonassp.，以及Propionibacteriumriboflauimc。光合细菌培养困难，工艺复杂，产业化受限，而且ALA产量普遍不高且培养过程需要高浓度葡萄糖为碳源，导致成本增加。因此新的菌种资源的挖掘、提高菌株产量并降低生产成本是微生物源ALA的主要研究方向。葡萄球菌(Staphylococcus)虽然已被报道能产生ALA，但目前均是以葡萄糖作为发酵底物，而且产量低(6.88mg/L)，所以成本高，限制了未来的产业化可能。利用物理诱变技术可以实现对菌株的随机突变，是提高微生物产生目标产物及扩大底物范围的有效手段。常压室温等离子体(ARTP)诱变技术是近年来发展起来的高效诱变技术，其原理是大气压下产生温度在25-40℃之间的、具有高活性粒子(包括处于激发态的氦原子、氧原子、氮原子、OH自由基等)浓度的等离子体射流，作用于微生物，能够使微生物细胞壁/膜的结构及通透性改变，并引起基因损伤，进而使微生物基因序列及其代谢网络显著变化，最终导致微生物产生突变。与传统诱变方法相比，ARTP诱变技术能够有效造成DNA多样性的损伤，突变率高，并易获得遗传稳定性良好的突变株；与分子操作手段相比，ARTP进行微生物诱变育种具有操作简便、成本低、无有毒有害物质参与诱变过程等优点。我国作为农业大国，每年约产生6-7亿吨的木质纤维素原料，如玉米芯、玉米秸秆和土豆渣等，其中含有丰富的纤维素和半纤维素类物质。木质纤维素原料的焚烧和随意堆置造成环境污染，有效地利用这些农业废弃物变废为宝，转化为其他高附加值产品成为研究热点。但是木质纤维素在高温和酸性条件下会产生很多抑制菌体生长和发酵的抑制物，主要包括有机酸类化合物，呋喃化合物以及酚类化合物。所以获得对抑制物高耐受性且稳定发酵的菌株具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一株巴氏葡萄球菌StaphylococcuspasteuriPK8。本专利技术提供的巴氏葡萄球菌StaphylococcuspasteuriPK8的保藏编号为CGMCCNo.16178。本专利技术提供的巴氏葡萄球菌StaphylococcuspasteuriPK8的分类命名为巴氏葡萄球菌Staphylococcuspasteuri，已于2018年7月30日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编100101)。本专利技术提供的巴氏葡萄球菌StaphylococcuspasteuriPK8是以分离自马齿苋根际土的高产5-氨基乙酰丙酸的巴氏葡萄球菌StaphylococcuspasteuriPK菌株为出发菌株，经紫外线诱变以及常压室温等离子体诱变处理，初筛、复筛后得到的PK菌株突变体。对所述巴氏葡萄球菌StaphylococcuspasteuriPK菌株进行诱变处理的方法可按照如下步骤进行：将PK菌株接种至LB培养基中，37℃、200rpm过夜培养。用生理盐水稀释菌液浓度至107个/ml。取15ml稀释后菌液置于无菌空平板中，在距离紫外灯(20w)20cm处分别照射1min、2min、3min、4min、5min。分别取经不同剂量紫外线处理后的菌液(10μl)置于ARTP诱变育种仪(以氦气作为工作载气，设定功率为120W，通气量为10L/min，等离子发射源与样品之间的距离为2mm)诱变15s、30s、40s、50s、60s、80s、100s、120s。相比于巴氏葡萄球菌StaphylococcuspasteuriPK菌株，本专利技术提供的巴氏葡萄球菌StaphylococcuspasteuriPK8的5-氨基乙酰丙酸产量(48.74mg/L)显著提高。本专利技术的另一个目的是提供巴氏葡萄球菌Staphylococcuspasteuri或其菌悬液或其培养液或其发酵液或含有其的菌剂的新用途。本专利技术提供了巴氏葡萄球菌Staphylococcuspasteuri或其菌悬液或其培养液或其发酵液或含有其的菌剂在制备5-氨基乙酰丙酸中的应用。本专利技术还提供了巴氏葡萄球菌Staphylococcuspasteuri或其菌悬液或其培养液或其发酵液或含有其的菌剂在以农业废弃物或葡萄糖为原料制备5-氨基乙酰丙酸中的应用。上述应用中，所述农业废弃物可为木质纤维素类农业废弃物或土豆渣；进一步的，所述木质纤维素类农业废弃物可为玉米芯、甘蔗渣或柳枝稷。在本专利技术的一个具体实施例中，所述农业废弃物为玉米芯或土豆渣。本专利技术还提供了巴氏葡萄球菌Staphylococcuspasteuri或其菌悬液或其培养液或其发酵液或含有其的菌剂在提高5-氨基乙酰丙酸产量中的应用。本专利技术还有一个目的是提供一种用于制备5-氨基乙酰丙酸的产品。本专利技术提供的用于制备5-氨基乙酰丙酸的产品的活性成分为巴氏葡萄球菌Staphylococcuspasteuri或其菌悬液或其培养液或其发酵液或含有其的菌剂。本专利技术的最后一个目的是提供一种制备5-氨基乙酰丙酸的方法。本专利技术提供的制备5-氨基乙酰丙酸的方法包括如下步骤：以农业废弃物或葡萄糖为原料，利用巴氏葡萄球菌Staphylococcuspasteuri合成5-氨基乙酰丙酸。上述制备5-氨基乙酰丙酸的方法中，所述农业废弃物可为木质纤维素类农业废弃物或土豆渣；进一步的，所述木质纤维素类农业废弃物可为玉米芯、甘蔗渣或柳枝稷。上述制备5-氨基乙酰丙酸的方法可包括如下步骤：1)将巴氏葡萄球菌Staphylococcuspasteuri接种至种子培养基中进行培养，得到种子液；2)将所述种子液接种至发酵培养基中进行培养，得到发酵产物；所述发酵产物中含有5-氨基乙酰丙酸；上述制备5-氨基乙酰丙酸的方法中，所述种子培养基和所述发酵培养基中均含有农本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一株巴氏葡萄球菌Staphylococcus pasteuri PK8，其保藏编号为CGMCC No.16178。
【技术特征摘要】
1.一株巴氏葡萄球菌StaphylococcuspasteuriPK8，其保藏编号为CGMCCNo.16178。2.巴氏葡萄球菌Staphylococcuspasteuri或其菌悬液或其培养液或其发酵液或含有其的菌剂在制备5-氨基乙酰丙酸中的应用；或，巴氏葡萄球菌Staphylococcuspasteuri或其菌悬液或其培养液或其发酵液或含有其的菌剂在以农业废弃物或葡萄糖为原料制备5-氨基乙酰丙酸中的应用。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述农业废弃物为木质纤维素类农业废弃物或土豆渣；或，所述木质纤维素类农业废弃物为玉米芯、甘蔗渣或柳枝稷。4.巴氏葡萄球菌Staphylococcuspasteuri或其菌悬液或其培养液或其发酵液或含有其的菌剂在提高5-氨基乙酰丙酸产量中的应用。5.一种用于制备5-氨基乙酰丙酸的产品，其活性成分为巴氏葡萄球菌Staphylococcuspasteuri或其菌悬液或其培养液或其发酵液或含有其的菌剂。6.一种制备5-氨基乙酰丙酸的方法，包括如下步骤：以农业废弃物或葡萄糖为原料，利用...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁红莉，罗莹，刘亮，李宝珍，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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