產(chǎn)黃青霉( Penicillium chrysogenum)是工業(yè)上用于發(fā)酵生產(chǎn)青霉素的重要真菌。作為絲狀真菌，產(chǎn)黃青霉一般是通過菌絲延伸和分枝進(jìn)行生長，但具體調(diào)控機(jī)制尚未完全了解。
菌絲形態(tài)差異直接影響青霉素發(fā)酵效價，這已成為工業(yè)上的共識。幾丁質(zhì)作為真菌細(xì)胞壁的主要成分，在決定頂端生長、分枝以及細(xì)胞壁分化等形態(tài)變化的相關(guān)過程中居核心地位。技術(shù)生物所項(xiàng)目組采用調(diào)控幾丁質(zhì)合成酶表達(dá)量、細(xì)胞壁幾丁質(zhì)含量、發(fā)酵過程中菌絲體形態(tài)，實(shí)現(xiàn)促進(jìn)次生代謝產(chǎn)物的技術(shù)途徑。
在鄭之明指導(dǎo)下，博士研究生劉會將III類幾丁質(zhì)合成酶CHS4基因選為目的基因，構(gòu)建干擾載體以研究chs4的基因功能。反轉(zhuǎn)錄PCR結(jié)果顯示，各轉(zhuǎn)化株中，chs4基因沉默的程度有所不同。搖瓶發(fā)酵發(fā)現(xiàn)，突變株與原始菌形態(tài)差異明顯，其生長緩慢，菌絲短、分支多，所有轉(zhuǎn)化株的孢子產(chǎn)生率相對于原始菌都有明顯下降，這暗示著chs4在孢子形成中有重要作用。
放大發(fā)酵發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)突變株菌絲生長較原始菌短小，膨脹、分支數(shù)增加，進(jìn)入發(fā)酵后期，菌絲發(fā)生纏繞形成菌絲團(tuán)甚至菌絲球。在一定范圍內(nèi)，青霉素產(chǎn)量與菌絲團(tuán)緊密度呈正相關(guān)，與chs4表達(dá)量呈負(fù)相關(guān)，其中，干擾突變株P(guān)cRNAi2-1青霉素產(chǎn)量比原始菌提高41%。研究人員由此推斷，chs4基因沉默影響了產(chǎn)黃青霉形態(tài)，使菌絲體發(fā)生短小、膨脹、分支增加等變化，而此種形態(tài)更有利于菌絲聚集成菌球，進(jìn)一步降低了發(fā)酵液粘度，有利于物質(zhì)傳遞，提高青霉素產(chǎn)量。
相關(guān)研究論文發(fā)表在Applied Microbiology and Biotechnology及Biotechnology Letters。文章評審人認(rèn)為通過chs4影響菌絲體形態(tài)，尤其是分支數(shù)增加，是獲得青霉素高產(chǎn)突變菌株一種有效、實(shí)用的研究思路。
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