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灵菌红素(Prodigiosin,PG)是灵菌红素族色素中的一种,它是一种重要的天然红色素,在医药、化工、染料等行业有着很好的应用潜力。本研究从土壤样品中筛选到一株可在30℃条件下产生红色素的粘质沙雷氏菌,对红色素进行分离纯化、鉴定后确定为灵菌红素;并对该菌产灵菌红素的发酵培养基和发酵条件进行了优化,提高了灵菌红素的产量;鉴于该菌产灵菌红素的温度敏感特点,通过二维电泳技术研究了在最佳产灵菌红素温度(28℃)和非产灵菌红素温度(37℃)条件下胞内蛋白的差异表达情况,初步探索了灵菌红素的产生机理。其主要内容和结果如下:(1)从自然界中土壤样品中筛选到了在30℃时可以呈现红颜色菌落特征的菌株4株。经初步发酵实验,选取其中一株产红色素水平较高的菌株B5-1作为研究菌株。B5-1经16S rDNA序列比对并经软件分析和生理生化实验鉴定,最终确定为粘质沙雷氏菌,并命名为Serratia marcecens JNB5-1。(2)红色素经乙醇、氯仿等有机溶剂溶解、萃取后,通过全波长扫描和LC-MS初步鉴定,确定了该红色素在酸性条件下于535nm处有最大吸收峰、分子量Mr=323.2,与灵菌红素的性质一致;对发酵产物进行反复的分离纯化,最终通过TLC法获得了纯度约为98%的灵菌红素样品。(3)发酵培养基的确定,首先考察了不同碳源、氮源、无机盐和氨基酸对灵菌红素产量的影响(金属离子参照初始培养基),单因素实验结果表明蔗糖、牛肉膏、CaCl2和脯氨酸可以有效提高灵菌红素产量。通过四因素三水平正交优化实验确定了最佳发酵培养基的配方为:蔗糖2%、牛肉膏1.5%、CaCl2 1%、脯氨酸0.75%、MgSO4·7H2O 0.02%、FeSO4·7H2O 0.006%。(4)在发酵条件的研究中主要考察了接种量、温度、pH值、摇床转速和装液量对灵菌红素产量的影响,在最佳发酵温度28℃下,通过三因素(接种量、pH值、装液量)三水平正交实验,最终确定了最佳发酵条件为:接种量6%、装液量30mL、pH值7.0,在此条件下灵菌红素发酵产量达到6.9g/L,比初始产量有了大幅提高。(5)通过2-DE实验,研究了JNB5-1在37℃不产灵菌红素转移到28℃后重新产灵菌红素时胞内蛋白的差异表达情况。经质谱成功鉴定13个差异蛋白,包括受温度调控的热休克蛋白GroEL(37℃表达上调),以及灵菌红素合成途径中的甲氧基转移酶(37℃表达下调)等,这可能是在不同温度下影响JNB5-1能否合成灵菌红素的主要原因之一。