谷氨酸的代谢控制发酵育种.doc

谷氨酸的代谢控制发酵育种谷氨酸的代谢控制发酵育种张克旭(天津科技大学食品科学与生物工程学院,天津526100)摘要:本文摘要从代谢工程机理上分析讲解了谷氨酸代谢控制发酵育种的五字方针,具有比较普遍的实践意义.关键词:谷氨酸代谢控制育种1谷氨酸代谢控制发酵育种谷氨酸代谢控制发酵育种如图1,图2所示:m优先合成口反馈阻逼c反馈抑制=葡萄黄色短杆菌中谷I【酸的代谢调节机制谷氢酸脱氢酶一m-_lm脱氢酶磷酸烯醇式丙酮酸接化酶柠檬酸合成酶图1黄色短杆菌中谷氨酸的代谢调节机制图苹果酸反丁烯二酸巳:z设法强化的代谢流ooo一切断或藏弱的代谢漉02固草酰乙酸乙醛酸琥珀酸异柠檬酸裂解酶a-酮戊二酸脱氢酶图2谷氨酸高产菌的代谢图示檬酸合成酶谷I【酸酸酶檬酶脱I【酶酸脱I【酶臃灌透性发酵科技通讯2根据我校多年的育种经验,归纳出五个字:进,通,节11.66堵11.66出.2.1进:各种营养物质能自由地被摄人谷氨酸菌的细胞.要使菌种能高产谷氨酸,首先要使菌种具备在高糖,高谷氨酸的培养基中能正常的生长,代谓的能力.(1)耐高糖?选在20%30%葡萄糖的平板上生长好的突变株;(2)耐高浓度谷氨酸?选在15%20%味精的平板上生长好的突变株;(3)耐高糖,高谷氨酸?选在20%葡萄糖加15%味精的平板上生长好的突变株;(4)低糖流加?选5%8%的初糖,当糖降到1.5%以下时,用50%以上的浓缩糖连续流加,直到发酵结束.2.2通:解除终产物生物合成途径中的代谢调节及终产物谷氨酸前体物所受的反馈调节.(1)选育解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶反馈调节的突变株选育酮基丙二酸抗性突变株;选育耐高谷氨酸突变株;选育抗谷氨酸结构类似物突变株,如抗谷氨酸氧肟酸盐等;选育抗谷氨酰胺的突变株.(2)选育强化三羧循环中从柠檬酸到a一酮戊二酸代谢的突变株选育柠檬酸合成酶强的突变株;选育抗氟乙酸,氟化钠,氮杂丝氨酸,氟柠檬酸等突变株.(3)选育强化能量代谢的突变株抗呼吸链抑制剂突变株,如抗丙二酸,氧化丙二酸,氰化钾等的突变株;抗ADP磷酸化抑制剂突变株,如抗2,4一二硝基酚,羟胺,砷,胍等的突变株;抗抑制能量代谢抗生素的突变株,如抗缬氨霉素,寡酶素等突变株.2.3节:节制减弱或切断终产物合成途径上与终产物合成无关的其它支路代谢.(1)减弱a一酮戊二酸进一步氧化减弱a一酮戊二酸脱氢酶复合体的活性,使代谢流向谷氨酸,从而使谷氨酸得到积累,如选育琥珀酸渗漏缺陷型突变株(2)选育强化CO:固定反应的突变株选育以琥珀酸为唯一碳源的培养基上生长快,大的菌株;.选育氟丙酮酸敏感性突变株.发酵培养基中加入100/lg/L以上的生物素,激活磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶,以提高产酸和转化率.(3)选育减弱乙醛酸循环的突变株选育琥珀酸敏感突变株;选育不利用醋酸的突变株.(4)选育减弱HMP途径后段酶活的突变株选育莽草酸缺陷型或添加芳香族氨基酸能促进生长的突变株;选育抗嘌呤,嘧啶类似物突变株;选育抗核苷酸类抗生素突变株,如抗德夸菌素,狭霉素C等突变株.2.4堵:终产物不再被分解利用,即切断谷氨酸向下代谓的途径.选育以谷氨酸为唯一碳源不能生长或生长微弱的突变株.(1)平板法:选育不长或生长微弱的菌;(2)摇瓶法:选育OD值净增极少的菌.2.5出:终产物谷氨酸能自由渗透到发酵液中.选育细胞渗透性好的突变株.(1)抗Vp类衍生物如香豆素,芦丁等能遗传性地改变细胞膜的渗透性.(2)选育溶菌酶敏感性突变