高产油脂皮状丝孢酵母菌株的超离心筛选及机制分析
发布时间：2021-02-10 06:01
用油脂微生物将木质纤维素来源的可发酵糖转化为微生物油脂,是保障生物柴油的油脂原料可持续供应的可靠方法。油脂酵母Trichosporon cutaneum是最适合木质纤维素体系油脂发酵的菌株。本实验室之前通过高通量超速离心筛选方法在木质纤维素培养体系中成功获得一株胞内密度较低的高产油脂菌株T.cutaneum MS 28。本文为了验证离心筛选的可行性和普适性,在合成培养基体系中筛选,提高离心力能够更快速地筛选出一株油脂含量更高的T.cutaneum MP 11。进行30%高固含量麦秆同步糖化好氧共发酵实验,原始菌株T.cutaneum ACCC 20271仅能够利用部分葡萄糖,生产6g/L油脂。筛选菌株T.cutaneum MS 28和T.cutaneum MP 11能够转化己糖和戊糖,分别达到32.8 g/L和34.4 g/L的高油脂产量指标,展现了出色的油脂生产能力。显微镜观察发现超离心筛选轻细胞酵母在细胞出芽生长方式和形态方面具有明显差异,原始菌株T.cutaneum ACCC 20271呈单边顶端出芽,细胞形态为均一的单细胞椭圆形。2株筛选菌呈多边出芽,细胞形态多样和细胞体积更大...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１木质纤维素生物质的组分和结构１１５１??
９０］［９１］。??油脂酵母与酿酒酵母细胞壁结构组成相比，其几丁质和单糖含量有明显差异??相关报道比较少。：Ｋ／Ｚｐｏ／ｙ／ｏｚ是一种二态性的微生物，在酵母形态的细胞壁中发??现了高含量的几丁质，这很可能与Ｋ?／／ｐｄｙ／ｃａ对细胞破裂的抗性有关。据文献??报道，７：?细胞壁的组成与酿酒酵母明显不同，但与丝状真菌的细胞壁有??一些相似性，细胞壁更加复杂，如表１．１所示。??１?ｒ?＾??：：？１??ｎ—??ＯｋＭｇｔｎｏｕｔ?ｓｐ？ｃ？Ｍ?ＮｏｒＭ＞ｌ？？９ｉｎｏｕ？??图１．３油脂酵母和非油脂酵母细胞壁结构比较１８９１??Ｆｉｇ?３．３?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｃｅｌｌ?ｗａｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｏｌｅａｇｉｎｏｕｓ?ｙｅａｓｔ?ａｎｄ?ｎｏｎ－ｏｌｅａｇｉｎｏｕｓ??ｙｅａｓｔ??根据报道，粘红酵母和圆红冬孢酵母主要生产类胡萝卜素，对葡聚糖酶介导??的细胞裂解不敏感，细胞壁中甘露聚糖／几丁质比值高有关［９６］［９７］。酵母细胞壁是??高度动态的，会根据培养环境调节其组成。细胞壁组分受碳源类型，氮限制，ｐＨ，??温度，通气速率及培养方式的影响［９８］。氮限制对酵母中油脂的积累有着密切的??关系，主要是代谢通量的变化导致细胞停止生长并触发油脂的积累，所以分析产??油酵母细胞生长和油脂积累的时期的细胞壁组分的变化变得非常有意义［９９］。??
华东理工大学硕士学位论文?第１１页??＿?这?＿?＾??ｈｙｐｈａｅ?ｂｕｄｄｉｎｇ?ｃｅｌｌ?ｓｐｏｒｕｌａｔｅｄ?ｃｅｉｌ??（Ａ．?ｇｏｓｓｙｐＨ）?（￥．?ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）?（５．?ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）??ｔ：＃ｒ??ｐｏｔｙｎｕｃｌｅａｔｅｄ?ｓｙｎｃｙｔｉｕｍ?ｃａｌｌ?ｄｉｖｉｓｉｏｎ?ｅｎｄｏｂｕｄｄｉｎｇ??图１．４酵母基本细胞形态类型｜１Ｍ｜??Ｆｉｇ?１．４?Ｂａｓｉｃ?ｃｅｌｌ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｙｅａｓｔ??解脂耶氏酵母被用作酵母中二态性研究的模型系统，在生物技术应用方面具??有重要性。在二态转换期间通常会出现几种中间形态，引起流变学变化，热量和??传质速率，导致发酵性能的改变。因此，优化生物过程中形态观察对监测和控制??至关重要。目前从遗传操作而产生的形态学转变（特别是油脂生物合成）没有得??到解决。??１．６研宄意义??为了满足不断增长的能源需求，降低对石化能源的依赖性及缓解过度使用化??石能源导致环境恶化的压力，全世界对基于生物质的可持续液体燃料的开发和利??用产生极大的兴趣。通过油脂酵母实现油脂生产的可持续和经济性可行性，需要??大量廉价的生长底物。木质纤维素生物质是最丰富的天然聚合物，木质纤维素来??源戊糖和己糖同时利用的油脂发酵过程具有极大的吸引力。木质纤维素油脂生产??的三个关键步骤是发酵培养基制备，发酵过程和下游加工，发酵菌株的油脂积累??性能直接影响油脂的产量，因此筛选出高产油脂酵母是实现木质纤维素全糖利用??的重要一步。油脂储存在胞内难以直接标记和测定，如何能快速高通量筛选出油??脂酵母是研宄的热点之一。??７ｈ＇ｃ／ｚ〇５ｐｏｒ
【参考文献】：
期刊论文
[1]An analysis of an ethanol-based, whole-crop refinery system in China[J]. Zhiqiang Zhang,Shanying Hu,Dingjiang Chen,Bing Zhu. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(11)
博士论文
[1]生物燃料和化学品的好氧生物炼制研究[D]. 侯伟亮.华东理工大学 2019
硕士论文
[1]超离心筛选皮状丝孢酵母油脂积累的分子生物学机制解析及其遗传操作[D]. 赵瞭.华东理工大学 2019
[2]木质纤维素碳源的皮状丝孢酵母菌种筛选与微生物油脂发酵研究[D]. 胡明珊.华东理工大学 2018
本文编号：3026903
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１木质纤维素生物质的组分和结构１１５１??
９０］［９１］。??油脂酵母与酿酒酵母细胞壁结构组成相比，其几丁质和单糖含量有明显差异??相关报道比较少。：Ｋ／Ｚｐｏ／ｙ／ｏｚ是一种二态性的微生物，在酵母形态的细胞壁中发??现了高含量的几丁质，这很可能与Ｋ?／／ｐｄｙ／ｃａ对细胞破裂的抗性有关。据文献??报道，７：?细胞壁的组成与酿酒酵母明显不同，但与丝状真菌的细胞壁有??一些相似性，细胞壁更加复杂，如表１．１所示。??１?ｒ?＾??：：？１??ｎ—??ＯｋＭｇｔｎｏｕｔ?ｓｐ？ｃ？Ｍ?ＮｏｒＭ＞ｌ？？９ｉｎｏｕ？??图１．３油脂酵母和非油脂酵母细胞壁结构比较１８９１??Ｆｉｇ?３．３?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｃｅｌｌ?ｗａｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｏｌｅａｇｉｎｏｕｓ?ｙｅａｓｔ?ａｎｄ?ｎｏｎ－ｏｌｅａｇｉｎｏｕｓ??ｙｅａｓｔ??根据报道，粘红酵母和圆红冬孢酵母主要生产类胡萝卜素，对葡聚糖酶介导??的细胞裂解不敏感，细胞壁中甘露聚糖／几丁质比值高有关［９６］［９７］。酵母细胞壁是??高度动态的，会根据培养环境调节其组成。细胞壁组分受碳源类型，氮限制，ｐＨ，??温度，通气速率及培养方式的影响［９８］。氮限制对酵母中油脂的积累有着密切的??关系，主要是代谢通量的变化导致细胞停止生长并触发油脂的积累，所以分析产??油酵母细胞生长和油脂积累的时期的细胞壁组分的变化变得非常有意义［９９］。??
华东理工大学硕士学位论文?第１１页??＿?这?＿?＾??ｈｙｐｈａｅ?ｂｕｄｄｉｎｇ?ｃｅｌｌ?ｓｐｏｒｕｌａｔｅｄ?ｃｅｉｌ??（Ａ．?ｇｏｓｓｙｐＨ）?（￥．?ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）?（５．?ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）??ｔ：＃ｒ??ｐｏｔｙｎｕｃｌｅａｔｅｄ?ｓｙｎｃｙｔｉｕｍ?ｃａｌｌ?ｄｉｖｉｓｉｏｎ?ｅｎｄｏｂｕｄｄｉｎｇ??图１．４酵母基本细胞形态类型｜１Ｍ｜??Ｆｉｇ?１．４?Ｂａｓｉｃ?ｃｅｌｌ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｙｅａｓｔ??解脂耶氏酵母被用作酵母中二态性研究的模型系统，在生物技术应用方面具??有重要性。在二态转换期间通常会出现几种中间形态，引起流变学变化，热量和??传质速率，导致发酵性能的改变。因此，优化生物过程中形态观察对监测和控制??至关重要。目前从遗传操作而产生的形态学转变（特别是油脂生物合成）没有得??到解决。??１．６研宄意义??为了满足不断增长的能源需求，降低对石化能源的依赖性及缓解过度使用化??石能源导致环境恶化的压力，全世界对基于生物质的可持续液体燃料的开发和利??用产生极大的兴趣。通过油脂酵母实现油脂生产的可持续和经济性可行性，需要??大量廉价的生长底物。木质纤维素生物质是最丰富的天然聚合物，木质纤维素来??源戊糖和己糖同时利用的油脂发酵过程具有极大的吸引力。木质纤维素油脂生产??的三个关键步骤是发酵培养基制备，发酵过程和下游加工，发酵菌株的油脂积累??性能直接影响油脂的产量，因此筛选出高产油脂酵母是实现木质纤维素全糖利用??的重要一步。油脂储存在胞内难以直接标记和测定，如何能快速高通量筛选出油??脂酵母是研宄的热点之一。??７ｈ＇ｃ／ｚ〇５ｐｏｒ
【参考文献】：
期刊论文
[1]An analysis of an ethanol-based, whole-crop refinery system in China[J]. Zhiqiang Zhang,Shanying Hu,Dingjiang Chen,Bing Zhu. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(11)
博士论文
[1]生物燃料和化学品的好氧生物炼制研究[D]. 侯伟亮.华东理工大学 2019
硕士论文
[1]超离心筛选皮状丝孢酵母油脂积累的分子生物学机制解析及其遗传操作[D]. 赵瞭.华东理工大学 2019
[2]木质纤维素碳源的皮状丝孢酵母菌种筛选与微生物油脂发酵研究[D]. 胡明珊.华东理工大学 2018
本文编号：3026903
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