【摘要】：生物絮凝劑作為一種高效、無(wú)毒、無(wú)二次污染、具有生物可降解性和安全性的綠色水處理劑,代表了絮凝劑的重要研發(fā)方向之一,可廣泛應(yīng)用于給水和廢水處理領(lǐng)域。復(fù)合型生物絮凝劑(CBF)是本實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的一種高效生物絮凝劑,經(jīng)過(guò)兩段式發(fā)酵生產(chǎn),產(chǎn)絮菌群由高效產(chǎn)絮菌F2和F6構(gòu)建,產(chǎn)絮菌F2、F+(F2與F6混合培養(yǎng))產(chǎn)生的生物絮凝劑主要活性成分為胞外分泌的多糖類物質(zhì)。本研究從蛋白質(zhì)組學(xué)角度研究產(chǎn)絮菌產(chǎn)絮過(guò)程差異表達(dá)蛋白質(zhì)及其功能調(diào)控,從分子水平研究產(chǎn)絮菌的產(chǎn)絮機(jī)理,提出工業(yè)化生產(chǎn)生物絮凝劑的調(diào)控策略。 首先,比較在基本培養(yǎng)基和產(chǎn)絮培養(yǎng)基培養(yǎng)條件下產(chǎn)絮菌所產(chǎn)生的生物絮凝劑在產(chǎn)量、成分上的差別,與基本培養(yǎng)基培養(yǎng)條件下相比,在產(chǎn)絮培養(yǎng)基培養(yǎng)條件下,產(chǎn)絮菌F2、F6會(huì)形成一些差異表達(dá)蛋白質(zhì),這些差異表達(dá)蛋白質(zhì)是導(dǎo)致在產(chǎn)絮培養(yǎng)基培養(yǎng)條件下,誘導(dǎo)和產(chǎn)生大量生物絮凝劑主要活性成分多糖的直接原因。 然后,利用SDS-PAGE、2-DE和質(zhì)譜結(jié)合的蛋白質(zhì)組學(xué)研究手段對(duì)產(chǎn)絮菌F2、F6在基本培養(yǎng)基和產(chǎn)絮培養(yǎng)基不同培養(yǎng)條件下差異表達(dá)蛋白質(zhì)進(jìn)行分離、鑒定和功能解析。通過(guò)SDS-PAGE,研究在基本培養(yǎng)基和產(chǎn)絮培養(yǎng)基培養(yǎng)條件下,產(chǎn)絮菌F2、F6總蛋白的變化情況,共鑒定出58個(gè)產(chǎn)絮菌F2產(chǎn)絮過(guò)程差異表達(dá)蛋白質(zhì),14個(gè)產(chǎn)絮菌F6產(chǎn)絮過(guò)程差異表達(dá)蛋白質(zhì)。通過(guò)2-DE,研究在基本培養(yǎng)基和產(chǎn)絮培養(yǎng)基培養(yǎng)條件下,產(chǎn)絮菌F2可溶性總蛋白的變化情況,共有28個(gè)產(chǎn)絮菌F2產(chǎn)絮過(guò)程差異表達(dá)蛋白質(zhì)點(diǎn)得到成功鑒定。通過(guò)對(duì)產(chǎn)絮菌產(chǎn)絮過(guò)程差異表達(dá)蛋白質(zhì)的功能解析,從蛋白質(zhì)組學(xué)層面揭示了產(chǎn)絮菌的產(chǎn)絮機(jī)理。 最后,利用多項(xiàng)搖瓶試驗(yàn),進(jìn)行產(chǎn)絮菌生產(chǎn)生物絮凝劑的相關(guān)調(diào)控規(guī)律研究,建立起發(fā)酵條件,差異表達(dá)蛋白質(zhì)的功能和產(chǎn)絮變化三者之間的關(guān)系,對(duì)工業(yè)上生產(chǎn)生物絮凝劑提出底物水平調(diào)控、發(fā)酵過(guò)程參數(shù)、菌種復(fù)壯三個(gè)層面的調(diào)控策略。 本研究從蛋白質(zhì)組學(xué)層面研究產(chǎn)絮菌的產(chǎn)絮機(jī)理,為全面解析和調(diào)控產(chǎn)絮菌產(chǎn)絮代謝途徑奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)�；诋a(chǎn)絮菌產(chǎn)絮過(guò)程差異表達(dá)蛋白質(zhì)的功能解析,提出工業(yè)化生產(chǎn)生物絮凝劑的調(diào)控策略,為提高生物絮凝劑產(chǎn)量,調(diào)控生物絮凝劑工業(yè)化生產(chǎn)起到重要的指導(dǎo)作用。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：X703.5
【圖文】：

生物絮凝劑粗提物，先稱重，再進(jìn)行紅外光譜測(cè)定。產(chǎn)絮菌 F+的生物絮凝劑粗提物與以上 F2 的操作相同。3.3.1 生物絮凝劑粗提物的產(chǎn)量圖 3-1 是相當(dāng)于從 100mL 培養(yǎng)基中發(fā)酵獲得的生物絮凝劑粗提物的圖片，圖 3-1a)表示接菌 F2 共 3 環(huán)到 100mL 基本培養(yǎng)基中，搖床中 140rpm，30℃培養(yǎng) 24h，用乙醇提取，將提取物溶解，用真空冷凍干燥器獲得的生物絮凝劑粗提物；圖 3-1b)接菌 F2 共 2 環(huán)，1 環(huán) F6 到 100mL 基本培養(yǎng)基中，搖床中 140rpm，30℃培養(yǎng) 24h，用乙醇提取，將提取物溶解透析，用真空冷凍干燥器獲得的生物絮凝劑粗提物；圖 3-1c)表示接菌 F2 共 3 環(huán)到 100mL 產(chǎn)絮培養(yǎng)基中，搖床中140rpm，30℃培養(yǎng) 24h，用乙醇提取，將提取物溶解，用真空冷凍干燥器獲得的生物絮凝劑粗提物；圖 3-1d) 接菌 F2 共 2 環(huán)，1 環(huán) F6 到 100mL 產(chǎn)絮培養(yǎng)基中，搖床中 140rpm，30℃培養(yǎng) 24h，用乙醇提取，將提取物溶解透析，用真空冷凍干燥器獲得的生物絮凝劑粗提物。以上試驗(yàn)取 3 個(gè)不同產(chǎn)絮菌批次，每個(gè)批次做 3 個(gè)平行樣。

絮菌 F2 的琥珀酰聚糖生物合成途徑基因 exoL 的研究究表明，產(chǎn)絮菌 F2 為根瘤土壤桿菌(Agrobacterium tumefaciens)[93桿菌能產(chǎn)琥珀酰聚糖[105-107, 138]，最高產(chǎn)量可達(dá) 30g/L[107]。2001 年菌 C58 菌株被全基因組測(cè)序[97, 98]，通過(guò)在 NCBI 上對(duì)測(cè)序結(jié)果進(jìn) 22 個(gè) exo 基因參與琥珀酰聚糖生物合成途徑。exoL 基因是根瘤土生琥珀酰聚糖生物合成途徑中的一個(gè)關(guān)鍵基因，exoL 基因的產(chǎn)物是移酶[139]。本研究通過(guò) NCBI 查找與 F2 菌株同為根瘤土壤桿菌的 CL 基因序列，根據(jù) C58 菌株的 exoL 基因序列，利用 Primer PREMIE計(jì)引物，從 F2 基因組中直接擴(kuò)增 exoL 基因的核心序列，從而從基產(chǎn)絮菌 F2 含有琥珀酰聚糖生物合成途徑基因。F2 基因組DNA提取結(jié)果用 1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè) F2 基因組 DNA 提取結(jié)果，如圖 3-5 所1 2 31 2

絮菌 F2 的琥珀酰聚糖生物合成途徑基因 exoL 的研究究表明，產(chǎn)絮菌 F2 為根瘤土壤桿菌(Agrobacterium tumefaciens)[93桿菌能產(chǎn)琥珀酰聚糖[105-107, 138]，最高產(chǎn)量可達(dá) 30g/L[107]。2001 年菌 C58 菌株被全基因組測(cè)序[97, 98]，通過(guò)在 NCBI 上對(duì)測(cè)序結(jié)果進(jìn) 22 個(gè) exo 基因參與琥珀酰聚糖生物合成途徑。exoL 基因是根瘤土生琥珀酰聚糖生物合成途徑中的一個(gè)關(guān)鍵基因，exoL 基因的產(chǎn)物是移酶[139]。本研究通過(guò) NCBI 查找與 F2 菌株同為根瘤土壤桿菌的 CL 基因序列，根據(jù) C58 菌株的 exoL 基因序列，利用 Primer PREMIE計(jì)引物，從 F2 基因組中直接擴(kuò)增 exoL 基因的核心序列，從而從基產(chǎn)絮菌 F2 含有琥珀酰聚糖生物合成途徑基因。F2 基因組DNA提取結(jié)果用 1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè) F2 基因組 DNA 提取結(jié)果，如圖 3-5 所1 2 31 2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2764519