[發(fā)明專利]一株巴氏葡萄球菌突變株及其在制備5-氨基乙酰丙酸中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910084383.8
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109706100B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁紅莉;羅瑩;劉亮;李寶珍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12P13/00;C12R1/44
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

本發(fā)明公開了一株巴氏葡萄球菌突變株及其在制備5?氨基乙酰丙酸中的應(yīng)用。本發(fā)明的巴氏葡萄球菌突變株為能利用木質(zhì)纖維素產(chǎn)生5?氨基乙酰丙酸的巴氏葡萄球菌突變株Staphylococcus pasteuri PK8，該突變株的保藏編號為CGMCC No.16178，保藏日期為2018年7月30日。本發(fā)明還公開了該突變株利用經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素及土豆渣廢料制備5?氨基乙酰丙酸的方法。實驗證明：該突變株遺傳性狀穩(wěn)定，且可利用資源豐富、廉價的木質(zhì)纖維素或土豆渣可發(fā)酵糖液為碳源合成5?氨基乙酰丙酸，并耐受預(yù)處理過程中產(chǎn)生的抑制物良好的生長，不僅降低了工藝過程的成本，而且有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物化工領(lǐng)域，具體涉及一株巴氏葡萄球菌突變株及其在制備5-氨基乙酰丙酸中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid，ALA)是生物體內(nèi)合成四氫吡咯化合物(卟啉、葉綠素、血紅素、維生素B12)的前體物質(zhì)，廣泛存在于微生物、植物和動物細(xì)胞中。

ALA在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣泛用途。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，ALA可以促進(jìn)綠色植物的光合作用、調(diào)節(jié)植物的呼吸作用、促進(jìn)植物組織分化、提高植物抗逆性、改善農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。低濃度使用可以顯著提高作物產(chǎn)量，而高濃度可以用作安全無污染的除草劑以及殺蟲劑使用。在醫(yī)藥領(lǐng)域中，由于具有選擇性殺死癌細(xì)胞的作用，被稱為第二代光動力學(xué)藥物。ALA對光敏劑原卟啉Ⅸ的刺激作用被用于光動力學(xué)癌癥治療和腫瘤定位。在皮膚病治療和鉛中毒的檢測中也得到了廣泛應(yīng)用。基于ALA的功能和廣泛的應(yīng)用前景，其合成研究已經(jīng)引起前所未有的重視。

以馬尿酸和琥珀酸、糠醛等雜環(huán)類物質(zhì)以及乙酰丙酸等物質(zhì)為原料的化學(xué)合成工藝是目前生產(chǎn)ALA的主要方法。但是化學(xué)合成法工藝繁瑣、副產(chǎn)物多、分離提純難、得率低而且還會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。利用微生物發(fā)酵產(chǎn)ALA可以有效緩解化學(xué)合成所面臨的困境。目前報道的能夠產(chǎn)生ALA的微生物有光合細(xì)菌Rhodobacter sphaeroides、Rhodopseudanonas palustris、Rhodopseudomonas sp.，以及Propionibacteriumriboflauimc。光合細(xì)菌培養(yǎng)困難，工藝復(fù)雜，產(chǎn)業(yè)化受限，而且ALA產(chǎn)量普遍不高且培養(yǎng)過程需要高濃度葡萄糖為碳源，導(dǎo)致成本增加。因此新的菌種資源的挖掘、提高菌株產(chǎn)量并降低生產(chǎn)成本是微生物源ALA的主要研究方向。

葡萄球菌(Staphylococcus)雖然已被報道能產(chǎn)生ALA，但目前均是以葡萄糖作為發(fā)酵底物，而且產(chǎn)量低(6.88mg/L)，所以成本高，限制了未來的產(chǎn)業(yè)化可能。

利用物理誘變技術(shù)可以實現(xiàn)對菌株的隨機突變，是提高微生物產(chǎn)生目標(biāo)產(chǎn)物及擴(kuò)大底物范圍的有效手段。常壓室溫等離子體(ARTP)誘變技術(shù)是近年來發(fā)展起來的高效誘變技術(shù)，其原理是大氣壓下產(chǎn)生溫度在25-40℃之間的、具有高活性粒子(包括處于激發(fā)態(tài)的氦原子、氧原子、氮原子、OH自由基等)濃度的等離子體射流，作用于微生物，能夠使微生物細(xì)胞壁/膜的結(jié)構(gòu)及通透性改變，并引起基因損傷，進(jìn)而使微生物基因序列及其代謝網(wǎng)絡(luò)顯著變化，最終導(dǎo)致微生物產(chǎn)生突變。與傳統(tǒng)誘變方法相比，ARTP誘變技術(shù)能夠有效造成DNA多樣性的損傷，突變率高，并易獲得遺傳穩(wěn)定性良好的突變株；與分子操作手段相比，ARTP進(jìn)行微生物誘變育種具有操作簡便、成本低、無有毒有害物質(zhì)參與誘變過程等優(yōu)點。

我國作為農(nóng)業(yè)大國，每年約產(chǎn)生6-7億噸的木質(zhì)纖維素原料，如玉米芯、玉米秸稈和土豆渣等，其中含有豐富的纖維素和半纖維素類物質(zhì)。木質(zhì)纖維素原料的焚燒和隨意堆置造成環(huán)境污染，有效地利用這些農(nóng)業(yè)廢棄物變廢為寶，轉(zhuǎn)化為其他高附加值產(chǎn)品成為研究熱點。但是木質(zhì)纖維素在高溫和酸性條件下會產(chǎn)生很多抑制菌體生長和發(fā)酵的抑制物，主要包括有機酸類化合物，呋喃化合物以及酚類化合物。所以獲得對抑制物高耐受性且穩(wěn)定發(fā)酵的菌株具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是提供一株巴氏葡萄球菌Staphylococcus pasteuri PK8。