【摘 要】
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细菌胞外多糖(EPS)具有多样性的化学结构与生物活性,被广泛应用于食品、医药、化工等行业。海洋藻际微生境是藻菌互作的生态位,而其中EPS构成藻菌互作的重要化学物质基础。藻际菌群是发掘活性EPS的新来源,但目前对此尚缺乏系统性研究。为此,本文以7株海洋藻际细菌新种为研究材料,对其EPS生物合成基因进行了比较分析,初步揭示了其EPS生物合成遗传潜力;进而筛选获得了7株细菌最适生长培养基;并借助于高通量
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细菌胞外多糖(EPS)具有多样性的化学结构与生物活性,被广泛应用于食品、医药、化工等行业。海洋藻际微生境是藻菌互作的生态位,而其中EPS构成藻菌互作的重要化学物质基础。藻际菌群是发掘活性EPS的新来源,但目前对此尚缺乏系统性研究。为此,本文以7株海洋藻际细菌新种为研究材料,对其EPS生物合成基因进行了比较分析,初步揭示了其EPS生物合成遗传潜力;进而筛选获得了7株细菌最适生长培养基;并借助于高通量培养系统比较分析了不同发酵因素(温度、碳源、p H)对其菌体生长及合成EPS的影响。基于此,优化获得了其产EPS最适发酵培养条件。取得的主要研究结果如下:1.阐明了7株藻际细菌新种的EPS生物合成基因。结果显示,菌株LZ-8为EPS合成最佳潜力菌,其基因组中含有EPS合成alg基因数量最多。其次为菌株LZ-4,其产EPS主要与纤维素合成相关。其余5株细菌中预测的EPS合成基因数量较少。GO注释结果表明,pgi、glm M、glm S和glm U同时在7株细菌基因组中得到注释。涉及EPS生物合成中多糖的聚合、糖链的延伸的基因,如编码糖基转移酶的eps J、eps H、eps F、eps E、wca E、wca G、wca L和wca J在EPS生物合成代谢通路中得到定位,从基因层面上揭示7株藻际细菌新种均具有EPS生物合成潜力。2.筛选获得了7株藻际细菌新种的最适生长培养基。比较分析了4种培养基:2216E、2216E(海盐)、基础培养基(1%Glc)和MOPS富营养培养基(1.9%Na Cl)对7株藻际细菌新种的菌体生长的影响。结果表明,基础培养基中7株菌均不生长,MOPS富营养培养基中菌株Z7-4、Z1-4和LZ-28均不生长,而2216E(海盐)培养基条件下菌株Z1-4不生长。从而确定2216E为7株细菌最适生长培养基。但此培养基条件下7株细菌的EPS产生水平较低。3.优化获得了7株藻际细菌新种的产EPS最适发酵培养条件。借助于细菌高通量培养系统,比较了2种培养温度(28℃、37℃)、5种培养基p H值(p H5、p H6、p H7、p H8、p H9)及10种外加碳源(乳糖、半乳糖、甘油、果糖、麦芽糖、甘露糖、纤维二糖、蔗糖、海藻糖、葡萄糖)对7株菌的菌体生长及其EPS产量的影响。结果表明,较28℃条件下培养相比,37℃培养条件下,LZ-4、Z7-4、LZ-6、LZ-8和LZ-28均可提前进入对数生长期,而酸性pH抑制了7株细菌的菌体生长,但其生长受碳源影响较小。EPS定量分析结果表明,相同培养条件下,菌株LZ-4与Z7-4的EPS产量最高。蔗糖及果糖为两株菌产EPS的主要碳源,且28℃培养其EPS产量高于37℃培养。同时,7株细菌的菌体生长与其EPS产量之间无直接相关性。
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