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目的从废弃羽毛堆积处土壤中分离筛选具有高效降解羽毛角蛋白的细菌,通过形态、生理生化及分子生物学鉴定菌株分类,优化产酶发酵条件,研究其酶活特性变化并克隆角蛋白酶基因,为生物利用和药物开发奠定基础。方法本研究以羽毛为唯一碳氮源,从养鸡场废弃羽毛的土壤中分离到6株高效降解羽毛的细菌,选择降解圈显著的1株降解菌深入研究。形态学观察、生理生化特征研究和16SrDNA序列比对确定该菌种属。比对不同发酵培养条件对该菌产酶活性的影响和酶活特性分析。从GenBank收集不同来源角蛋白酶基因序列,比对序列设计引物,PCR扩增,基因产物回收,连接到T-载体,克隆该菌的角蛋白酶基因,华大基因公司测序,利用BLAST和DNAMAN软件比对角蛋白酶基因序列进行生物信息学分析。结果鉴定该菌为嗜麦芽窄食假单胞菌,命名Microbacterium sp.TSMC-99。基于16SrDNA构建系统发育树分析同源性,表明TSMC-99与假单胞菌属细菌聚成一族。发酵条件对菌株TSMC-99产酶有着不同影响,接种量、底物种类和含量、发酵pH、温度和时间对产酶活性有着显著的影响。该菌降解羽毛的最适发酵培养温度为30℃,最适pH是7.0,最适接种量1%,最适发酵时间48h,在羽毛含量0.25g/50mL0.5g/50mL之间培养产酶活性最高,随保存时间延长酶活性保持较稳定,降解羽毛和头发角蛋白的能力比其他角蛋白高。该菌株所产粗酶液作用条件温和,pH 7.0,40℃酶活性较高,Fe2+对酶活有促进作用,Cu2+、Zn2+、Mn2+对酶活有明显抑制。根据角蛋白酶基因的保守序列设计引物,PCR扩增克隆得到TSMC-99的角蛋白酶基因,全长2157bp,基因序列在NCBI Genbank上对比分析,与其他角蛋白酶基因最高相似度达93%。结论(1)分离得到6株高效降解羽毛的细菌,其中1株降解角蛋白的能力显著,酶活性及降解能力较强,作用条件温和,具有良好的开发和应用价值,命名为Microbacterium sp.TSMC-99。(2)优化了Microbacterium sp.TSMC-99的发酵培养条件。最适温度为30℃,最适pH是7.0,最适接种量1%,最适发酵时间48h,羽毛含量0.25g/50mL0.5g/50mL产酶活性最高。(3)研究了菌株酶作用条件,pH 7.0,40℃酶活性较高,Fe2+对酶活有促进作用,Cu2+、Zn2+、Mn2+对酶活有明显抑制。(4)克隆得到TSMC-99的角蛋白酶基因,全长2157bp,包含一个1743bp的开放阅读框架,是一个胞外分泌酶,翻译获得一个570氨基酸的蛋白质序列,含三个超家族结构:肽酶抑制剂超家族(Inhibitor-I9 superfamily),肽酶(Peptidases-S8-S53super--family)超家族超家族和前肽C-末端超家族结构(PPC superfamily),基因全长的获得为下一步构建角蛋白酶高产工程菌做好了准备,为工业化生产奠定了基础。