论文部分内容阅读
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,为油脂的积累提供了更广阔的空间。酵母细胞形态可能与细胞壁的完整性有关,可以通过调节甘露聚糖、几丁质和葡聚糖的合成与分解,使结构处于动态变化以适应环境变化。透射电子显微镜观察发现,细胞体积越大和生长代谢越活跃的筛选菌株细胞壁越薄,且胞内油脂含量更高。qRT-PCR结果表明细胞壁合成与分解相关基因差异表达,原始菌株T.cutaneum ACCC 20271,筛选菌株T.cutan eumMS 28和T.cutaneum MP 1 1细胞壁单位表面积几丁质和单糖聚合物的比值分别为0.05,0.09和0.28。高几丁质和单糖聚合物的比值有利于细胞形态的改变和油脂的积累。2株超离心筛选菌株胞内乙酰辅酶A和NADPH含量相比原始菌株T.cutaneum ACCC 20271更高,影响油脂合成的关键前体物质供给能力更强。研究结果发现乙酰辅酶A,NADPH和脂肪酸合成部分相关基因发生了不同程度的上调表达,生长和油脂积累更快T.cutaneum MS 28转录水平显著上调。甘油三酯合成最后步骤相关酶的表达差异不突出。因此用于脂肪酸从头合成的乙酰辅酶A和提供还原力的NADPH的供给量,成为提高油脂合成能力的关键因素。综上所述,超离心筛选方法能够筛选出底物转化能力优异的油脂酵母,具有一定的推广价值。本文探究T.cutaneum利用木质纤维素生产油脂的潜力;分析不同T.cutaneum的出芽繁殖方式及细胞壁结构变化;结合分子生物学知识,进一步了解离心筛选机制对细胞形态及油脂合成代谢的影响。