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工业微生物高产玉米黄素有了新路径
作者:佚名    科技动态来源:本站原创    点击数:87    更新时间:2019-11-6    【打印】【关闭

玉米黄素是光合生物重要色素,具有保护细胞免受高光损伤的作用,它也是视网膜黄斑重要色素,具有保护眼睛、维护视觉和认知等功能。5日来自中科院昆明植物研究所的消息,该所研究人员在利用工业微生物生产玉米黄素的研究中取得了重要进展。

高产玉米黄素菌株的建立及其发酵生产示意图。(昆明植物研究所供图)

在自然环境中,玉米黄素不能由人和动物自身合成,必须从食物中摄取,蔬菜和水果是玉米黄素的主要来源,但人体每天数毫克的需求量,难以从只含微克量水平的食物中得到,玉米黄素也是人群最普遍缺乏的营养元素,因此发掘玉米黄素新资源具有现实意义。中国科学院昆明植物研究所功能基因组学与利用团队黄俊潮研究组长期从事类胡萝卜素生物合成研究工作,并取得了诸多成果。

不久前,研究团队首先对分离到一株新的能合成和积累念珠藻黄素的鞘氨醇单胞菌,进行全基因组测序及基因功能分析,解析了该菌类胡萝卜素合成的途径,而念珠藻黄素正是玉米黄素的羟化衍生物。同时,他们用化学诱变剂处理这种菌,得到CrtG基因功能缺陷、只积累玉米黄素的突变株。随后,通过建立基于该菌内源质粒的基因表达载体,筛选适合驱动基因表达的内源启动子,鉴定了鞘氨醇单胞菌玉米黄素合成的关键限速步骤。

在此基础上,研究团队通过代谢工程的改造,最终获得遗传稳定的目标工程菌株。这种菌株经培养优化后,可实现发酵罐培养4天,即可得到每升培养物含479毫克的玉米黄素以及22克胞外多糖。鞘氨醇单胞菌是被普遍认为安全的菌株,已用于工业化生产多用途的胞外多糖。

这是首次在鞘氨醇单胞菌实现遗传操作获得高产玉米黄素的安全工程菌株,有望解决目前玉米黄素供不应求、价格高等问题。研究结果发表在国际期刊《农业与食品化学杂志》上,成果涉及的技术已申请了专利。

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