多殺菌素高產菌株的誘變選育與發(fā)酵工藝優(yōu)化的綜述報告

多殺菌素高產菌株的誘變選育與發(fā)酵工藝優(yōu)化的綜述報告隨著全球范圍內抗菌藥物的使用增加，細菌耐藥性迅速增強，使得傳統(tǒng)抗菌藥物逐漸失去效果。為了應對這一挑戰(zhàn)，越來越多的研究開始關注殺菌素高產菌株的誘變選育，并通過發(fā)酵工藝優(yōu)化來提高其生產效率。本文將對相關研究進展進行綜述。一、殺菌素高產菌株的誘變選育誘變選育是一種通過誘發(fā)細菌基因突變來獲得更具有殺菌素生產能力的菌株的方法。目前，常用的方法主要包括化學誘變、輻射誘變、基因工程和測序技術等。1.化學誘變化學誘變是最常見的一種誘變方法，通過化學物質對細菌基因進行改變，從而獲得新的性狀。一些常用的化學物質如EMS、NTG、MNNG等。例如，利用NTG對屈菜芽孢進行誘變，可以得到一種殺菌素活性高達35%的高產菌株（鄒華等，2005）。2.輻射誘變輻射誘變基于輻射能量對細胞DNA分子產生損傷的原理，從而引起細胞突變。放射線、X射線、質子、中子等都可以被用作輻射誘變的方法。例如，利用超聲輻射對產生殺菌素的放線菌進行誘變，可以獲得一株高效殺菌素產生菌株TS216（劉振祥等，2011）。3.基因工程基因工程技術可以通過基因重組或基因敲除等手段來改變細菌的基因組成，從而增強其生產能力。例如，利用基因敲除技術對殺菌素產生菌株進行基因編輯，可以獲得更具有高效殺菌活性的菌株（劉彤等，2019）。4.測序技術近年來，測序技術的發(fā)展使得我們可以更加準確地了解細菌基因組的組成和結構。利用這些信息，可以通過研究細菌基因的啟動子和調控因子等方面來增強殺菌素高產菌株的產生能力。例如，發(fā)現(xiàn)了一種名為AfsR-bp的新型蛋白質負責調控殺菌素產生，利用產生AfsR-bp的新菌株進行發(fā)酵后，其殺菌素活性提高了20%（孔偉新等，2016）。二、發(fā)酵工藝優(yōu)化1.基礎培養(yǎng)基的優(yōu)化一般來說，培養(yǎng)基是發(fā)酵工程中一個非常重要的因素，需要對其進行優(yōu)化。例如，針對不同的細菌培養(yǎng)需求，可以調整基礎培養(yǎng)基的種類和成分來實現(xiàn)更高的生產效率。在進行殺菌素高產菌株的誘變選育時，常規(guī)的基礎培養(yǎng)基可能無法滿足高產菌株的生長需要。例如，添加一定量的復合碳源如甘露醇、麥芽糖、葡萄糖、葡萄糖酸和山梨酸等，可以獲得更高的產量（洪濤等，2009）。2.適宜pH和溫度的選擇細菌的生長需要適宜的環(huán)境條件，不同菌株對于溫度和pH值的寬容度不同。因此，在進行發(fā)酵前需要根據(jù)具體情況確定適宜的生長條件。例如，在進行屈菜芽孢發(fā)酵時，調節(jié)pH值可以改變殺菌素產物的種類。當pH值為5.5-7.0時，產生殺菌素D和A，而在pH值為8.0以上時，產生的是殺菌素C（孫曉虎等，2010）。3.控制發(fā)酵過程發(fā)酵過程中，控制營養(yǎng)物的加入和產物的積累是非常重要的因素。過量的營養(yǎng)物會損害細菌細胞膜和蛋白質結構，并影響產物的質量和產量。因此，需要精細地控制營養(yǎng)物的加入。另外，過量的產物積累也會影響細胞代謝活性，從而影響產物的質量和數(shù)量。因此，發(fā)酵過程中合理控制產物的積累是至關重要的環(huán)節(jié)。三、結論和未來展望通過誘變選育和發(fā)酵工藝優(yōu)化，已經可以獲得更具有殺菌素高產能力的菌株，并且通過發(fā)酵工藝的優(yōu)化可以提高其生產效率。然而，目前的研究還有很多限制，如殺菌素復雜的生物合成途徑、生產菌株結構性限制和缺