武夷菌素高产基因工程菌发酵培养基的优化

doi:10.16409/j.cnki.2095-039x.2016.05.014

中国生物防治学报 ›› 2016, Vol. 32 ›› Issue (5): 642-649.DOI: 10.16409/j.cnki.2095-039x.2016.05.014

武夷菌素高产基因工程菌发酵培养基的优化

葛蓓孛¹, 王家旺¹, 刘彦彦¹, 刘炳花¹, PARK Kyungseok², PARK Yongsoon³, 张克诚¹

1. 中国农业科学院植物保护研究所, 北京 100193;
2. 韩国农村振兴厅国家农业科学院农业微生物研究所, 全州 560500;
3. 韩国全北国立大学生物技术学院, 全北 54596

收稿日期:2016-03-01 出版日期:2016-10-08 发布日期:2016-10-08
通讯作者: 张克诚
作者简介:葛蓓孛(1984-),女,博士,助理研究员
基金资助:
国家公益性行业（农业）科研专项（201303025）；国家自然科学基金（31371985，31401796）

Optimization of Fermentation Medium for High Producing Strain of Wuyiencin by Genetically Engineered Bacterium

GE Beibei¹, WANG Jiawang¹, LIU Yanyan¹, LIU Binghua¹, PARK Kyungseok², PARK Yongsoon³, ZHANG Kecheng¹

1. Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China;
2. Division of Agricultural Microbiology, National Academy of Agricultural Science, Rural Development Administration, Jeonju 560500, Republic of Korea;
3. Division of Biotechnology, Chonbuk National University, Jeonbuk 54596, Republic of Korea

Received:2016-03-01 Online:2016-10-08 Published:2016-10-08

摘要/Abstract

摘要： 为进一步提高武夷菌素的产量，以基因工程菌Streptomyces ahygroscopicus var. wuyiensis W273为试验菌株，采用单因子试验确定发酵培养基的最适6种营养成分为玉米粉、葡萄糖、黄豆面、氯化铵、碳酸钙和氯化镁；应用SAS软件中的Plackett-Burman设计法，对影响菌株发酵生产武夷菌素的6个因素进行了筛选，确定葡萄糖和碳酸钙为影响摇瓶发酵生产武夷菌素的主要因素。利用响应面分析法对2个主要因素的最佳水平及其交互作用进行研究，建立了二次回归方程，Y=218.18+270.28X₁+1274.74X₂-3.28X₁²-5.4X₁X₂-200.98X₂²，并最终确定最佳培养基配方为玉米粉20 g/L、葡萄糖39 g/L、黄豆面20 g/L、氯化铵4 g/L、碳酸钙2.65 g/L、氯化镁0.4 g/L。以新配方在28℃、220 r/min进行摇瓶发酵60 h后，武夷菌素效价平均值为7215 μg/mL，较原始培养基发酵后武夷菌素效价提高了26.5%。

关键词: 武夷菌素, 基因工程菌, 发酵培养基, 响应面法

Abstract: To improving fermentation production of wuyiencin, the method of one-dimensional search was used to select suitable fermentation medium using the genetic engineering bacterium Streptomyces ahygroscopicus var. wuyiensis W273 as experimental material. Six kinds of nutrients were suitable for fermentation, which was corn starch, glucose, soybean flour, ammonium chloride, calcium carbonate and magnesium chloride, respectively. Plackett-Burman method of statistical anslysis system (SAS) was applied to screen the six factors which affected fermentation production of wuyiencin. By using the Plackett-Burman method, the concentrations of glucose and calcium carbonate were found to significantly influence the production of wuyiencin. Then, these two factors were optimized using central composite design of "response surface methodology". The quadratic regression equation was Y=218.18+270.28X₁+1274.74X₂-3.28X₁²-5.4X₁X₂-200.98X₂²，which was studied on optimal levels of two major factors and their interactions. Finally, the optimized fermentation medium was composed as follows (g/L): corn starch 20, glucose 39, soybean flour 20, smmonium chloride 4, calcium carbonate 2.65 and magnesium chloride 0.4. The verifiable titer was 7215 μg/mL in the medium with shake-flask culture at 28℃ and 220 r/min for 60 h, increased 26.5% over the original medium of wuyiencin.

Key words: wuyiencin, genetically engineered bacteria, fermentation medium, response surface methodology

中图分类号:

S476

葛蓓孛, 王家旺, 刘彦彦, 刘炳花, PARK Kyungseok, PARK Yongsoon, 张克诚. 武夷菌素高产基因工程菌发酵培养基的优化[J]. 中国生物防治学报, 2016, 32(5): 642-649.

GE Beibei, WANG Jiawang, LIU Yanyan, LIU Binghua, PARK Kyungseok, PARK Yongsoon, ZHANG Kecheng. Optimization of Fermentation Medium for High Producing Strain of Wuyiencin by Genetically Engineered Bacterium[J]. journal1, 2016, 32(5): 642-649.

参考文献

[1] 韦日清, 林德忻, 陈志和. 农用抗生素Bo-10产生菌的鉴定[J]. 微生物学报, 1984, 24(4):401-402.
[2] 曾洪梅, 石义萍. 防治作物真菌病害新农药-武夷菌素[J]. 精细与专用化学品, 2003, 4(3):15-16.
[3] 武哲, 孙蕾, 刘彦彦, 等. 2%武夷菌素水剂对草莓白粉病的毒力测定及田间防效[J]. 植物保护, 2013, 39(4):175-178.
[4] 武哲, 孙蕾, 刘彦彦, 等. 生物农药武夷菌素对保护地番茄灰霉病的防治效果[J]. 中国农学通报, 2013, 29(25):173-178.
[5] Lotfy W A. The utilization of beet molasses as a novel carbon source for cephalosporin C production by Acremonium chrysogenum:optimization of process parameters through statistical experimental designs[J]. Bioresource Technology, 2007, 98(18):3491-3498.
[6] Plackett P L, Burman J P. The design of optimum multi-factorial experiments[J]. Biomrtrika, 1946, 33(4):305-325.
[7] Anvari M, Khayati G, Rostami S. Optimisation of medium composition for probiotic biomass production using response surface methodology[J]. Journal of Dairy Research, 2014, 81(1):59-64.
[8] Zhang Y, Wang Y, Wang Z G, et al. Optimization of fermentation medium for the production of atrazine degrading strain Acinetobacter sp. DNS(32) by statistical analysis system[J]. Journal of Biomedicine and Biotechnology, 2012,12(1):1-7.
[9] Zeng X, Chen X S, Ren X D, et al. Insights into the role of glucose and glycerol as a mixed carbon source in the improvement of ε-Poly-l-Lysine productivity[J]. Applied Biochemistry and Biotechnology, 2014, 173(8):2211-2224.
[10] Mao J, Kwak I S, Sathishkumar M, et al. Preparation of PEI-coated bacterial biosorbent in water solution:optimization of manufacturing conditions using response surface methodology[J]. Bioresource Technology, 2011, 102(2):1462-1467.
[11] 靳贺玲, 范雪荣, 王强. 响应面分析法优化棉针织物的国产碱性果胶酶精练工艺[J]. 江南大学学报, 2006, 5(2):228-231.
[12] 刘军海, 黄宝旭, 蒋德超. 响应面分析法优化艾叶多糖提取工艺研究[J]. 食品科学, 2009, 30(2):114-118.
[13] Liu Y Y, Ryu H, Ge B B, et al. Improvement of wuyiencin biosynthesis in streptomyces wuyiensis CK-15 by identification of a key regulator, WysR[J]. Journal of Microbiology and Biotechnology, 2014, 24(12):1644-1653.
[14] 王家旺, 葛蓓孛, 刘艳, 等. 高产武夷菌素wysR基因过表达菌株的筛选及菌株生物特性研究[J]. 生物技术通报, 2015, 31(8):125-131.
[15] 马绪荣, 苏德模. 抗生素微生物检定法[M]. 北京:科学出版社, 2001.
[16] 罗英, 韩文君, 李俊刚. 烟草赤星病拮抗菌株S-7发酵条件的优化[J]. 贵州农业科学, 2010, 38(1):81-85.
[17] 林百全, 余晓斌. 利用SAS软件优化桑黄发酵培养基[J]. 食品与发酵工业, 2006, 32(11):84-86.
[18] 廖晓, 陶科, 侯太平. 井冈霉素产生菌的诱变选育及发酵条件优化[J]. 四川大学学报(自然科学版), 2008, 45(4):963-966.
[19] 汪世山, 陈守文, 喻子牛. 吸水链霉菌井冈霉素发酵中氮源及碳氮比的优选[J]. 华中农业大学学报, 2001, 20(6):554-556.
[20] 程艳. 武夷菌素高产菌株选育及对番茄灰霉病防治效果定量分析[D]. 昆明:云南农业大学, 2010.
[21] 张义萍, 张伟国. 利用SAS软件优化L-精氨酸发酵培养基[J]. 化学与生物工程, 2006, 23(2):44-46.
[22] 王洋. 阿特拉津降解菌DNS32发酵工艺优化及菌制剂的制备[D]. 哈尔滨:东北农业大学, 2012.

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Optimization of Fermentation Medium for High Producing Strain of Wuyiencin by Genetically Engineered Bacterium

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[1]	景芳, 张树武, 刘佳, 徐秉良. 长枝木霉T6生防菌剂发酵条件优化及其对辣椒立枯病的防治效果[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(1): 113-124.
[2]	刘炳花, 葛蓓孛, 赵文珺, 韦秋合, Abid Ali Khan, 张克诚. 武夷菌素生物合成调控基因wysPIII的功能[J]. 中国生物防治学报, 2019, 35(2): 255-264.
[3]	申光辉, 余国贤, 张志清, 陈安均, 黎杉珊, 刘兴艳, 吴贺君. 利用马铃薯全粉加工废水培养解淀粉芽胞杆菌产抗菌脂肽条件优化[J]. 中国生物防治学报, 2019, 35(1): 89-98.
[4]	葛蓓孛, 刘炳花, 赵文珺, 麻金金, 施李鸣, 张克诚. 武夷菌素高产菌株选育及应用研究进展[J]. 中国生物防治学报, 2017, 33(6): 767-773.
[5]	车建美, 刘波, 陈冰冰, 刘国红, 葛慈斌, 蓝江林. 短短芽胞杆菌产抗菌物质——羟苯乙酯发酵培养基的优化[J]. 中国生物防治学报, 2017, 33(2/3): 248-257.
[6]	杨传旭, 赵迪, 谭卓, 朱晓峰, 刘晓宇, 段玉玺, 王媛媛, 陈立杰. 响应面法优化根结线虫生防真菌Snef5的发酵工艺[J]. 中国生物防治学报, 2016, 32(4): 503-510.
[7]	刘艳, 葛蓓孛, 刘炳花, 赵文珺, 张克诚. 武夷菌素产生菌CK?15遗传操作系统的优化[J]. 中国生物防治学报, 2016, 32(4): 524-530.
[8]	刘彦彦, 葛蓓孛, 孙蕾, 王家旺, 张克诚. 武夷菌素产生菌CK-15中转录调控因子wysR3的功能研究[J]. , 2015, 31(4): 543-552.
[9]	葛蓓孛, 杨振娟, 檀贝贝, 刘彦彦, 刘艳, 孙蕾, 张克诚. 武夷菌素部分生物合成基因簇的克隆和分析[J]. , 2014, 30(5): 678-684.
[10]	周青1 , 王笑2 , 苏婷1 , 路梅3 , 谢关林1 . 青枯病和根肿病生防细菌BS2004的发酵培养基和培养条件优化[J]. , 2012, 28(4): 537-544.
[11]	田大伟, 乔俊卿, 王伟舵, 伍辉军, 高学文. 表达Harpin蛋白的芽孢杆菌工程菌防治水稻白叶枯病的研究[J]. , 2012, 28(2): 250-254.
[12]	花玉鹏1,2 , 文才艺1 , 刘伟成2 , 杨剑芳2 , 卢彩鸽2 . 响应曲面法优化利迪链霉菌A02发酵培养基[J]. , 2011, 27(4): 520-527 .
[13]	冉淦侨1 ;朱昌雄1 ;田云龙1 ;郭萍1 ;黄亚丽2 ;肖晶晶1 . 防治青枯病工程菌Hrp^-菌株的发酵培养基配方优化[J]. , 2010, 26(1): 73-79.
[14]	冯 超1 ,张克诚1 ,袁会珠1 , 杨代斌1 ,王 鹏2 ,孙丽鹏1 . 武夷菌素可溶性粉剂的研究[J]. , 2008, 24(3): 248-252.
[15]	丁翠珍1,2 ,裘季燕2 ,刘伟成2 ,吴云锋1 ,赵 达2 . 枯草芽孢杆菌B02产生拮抗物质培养基、及发酵条件优化[J]. , 2008, 24(2): 159-163.