棕櫚油酸在改善代謝綜合征、糖尿病及炎癥反應等方面具有重要生物活性,是具有健康益處的功能性不飽和脂肪酸。然而,棕櫚油酸在傳統油料作物中含量稀缺,其生產長期依賴沙棘、澳洲堅果等野生植物,受氣候和地理條件限制,難以實現穩定供應。釀酒酵母脂質因棕櫚油酸占比約50%,成為潛在生產宿主,但其野生型菌株脂質含量通常低于10%,嚴重制約了工業應用。因此,棕櫚油酸可持續生產一直是相關領域的研究熱點。
近日,中國科學院青島生物能源與過程研究所科研人員通過復合誘變與高通量流式拉曼分選技術,獲得了脂質含量高達40.26%的釀酒酵母突變株,并揭示了其脂質積累機制,為微生物發酵法高效生產高值功能脂肪酸棕櫚油酸提供了新菌種資源。
研究人員以前期篩選出的脂質含量約30%的高脂野生型釀酒酵母SC018為出發菌株,采用DNA損傷劑博來霉素與常壓室溫等離子體誘變復合方法構建了14個突變文庫,并利用高通量流式拉曼分選儀對突變文庫進行富集篩選。研究顯示,流式拉曼技術通過檢測脂質分子在2844cm-1處的特征拉曼峰,可無標記、非侵入式識別高脂質含量細胞,并克服傳統熒光染色損傷細胞的局限。同時,經兩輪連續富集分選,隨機挑取的50個單克隆中72%的菌株脂質含量高于出發菌。其中,突變株MU2R48表現最優,脂質含量達40.26%,較原始菌株提升30.85%,且生物量與原始菌株基本相當,實現了脂質積累與細胞生長的協同優化。
進一步,研究分析發現,該突變株通過協同上調脂肪酸前體合成、戊糖磷酸途徑、乙醇降解及氨基酸代謝,增加乙酰輔酶A和NADPH供應,為脂質合成提供充足原料和還原力。同時,關鍵轉錄調控因子參與脂質代謝網絡調控,促進了脂質積累。
該研究為微生物脂質和棕櫚油酸生產提供了菌株資源,突破了傳統誘變-篩選效率低、熒光染色損傷細胞等局限,為“非模式產油微生物”理性改造提供了可復制的技術范式,并為釀酒酵母脂質生產的分子遺傳改良奠定了理論基礎。
近期,相關研究成果發表在《生物燃料和生物產品的生物技術》(Biotechnology for Biofuels and Bioproducts)上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部、中國科學院、山東省等的支持。?
論文鏈接
高通量流式拉曼分選儀助力高脂酵母細胞富集篩選
本文鏈接:研究利用流式拉曼技術獲得棕櫚油酸高產菌株http://www.sq15.cn/show-12-1577-0.html
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