本文關(guān)鍵詞：核桃內(nèi)生細(xì)菌發(fā)酵棉稈水解糖液產(chǎn)油及其代謝基礎(chǔ)分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《浙江大學(xué)》 2015年

核桃內(nèi)生細(xì)菌發(fā)酵棉稈水解糖液產(chǎn)油及其代謝基礎(chǔ)分析

張琴  

【摘要】：以廉價(jià)木質(zhì)纖維素原料為基質(zhì)生產(chǎn)的微生物油脂用于第三代生物柴油的生產(chǎn)已引起了全世界的廣泛關(guān)注。從產(chǎn)油植物分離的內(nèi)生菌可能具有積累與宿主植物類似的油脂的潛能。然而,從產(chǎn)油植物分離的產(chǎn)油內(nèi)生細(xì)菌及其利用木質(zhì)纖維素水解液生產(chǎn)油脂的研究尚未見報(bào)道。從含油量較高的新疆薄皮核桃果實(shí)內(nèi)生環(huán)境分離獲得了一株產(chǎn)油內(nèi)生細(xì)菌HB1310,經(jīng)16S rDNA序列分子生物學(xué)和生理生化特征分析,鑒定為枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)。該菌株能夠有效利用棉稈水解糖液積累胞內(nèi)油脂。優(yōu)化的分批發(fā)酵條件分別確定為C/N比50/1、發(fā)酵溫度30℃、發(fā)酵起始pH值6.5,該條件下菌株油脂含量可達(dá)菌體干重的30%以上。在此基礎(chǔ)上對(duì)其分批發(fā)酵產(chǎn)油過程進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析和擬合,構(gòu)建了擬合較好的動(dòng)力學(xué)模型。為深入研究菌株HB1310發(fā)酵產(chǎn)油的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ),本研究還通過對(duì)不同發(fā)酵時(shí)期的菌株細(xì)胞進(jìn)行尼羅紅熒光染色和透射電鏡觀察,闡明了該菌株在不同發(fā)酵時(shí)間積累胞內(nèi)油脂的潛能。對(duì)菌株所產(chǎn)油脂脂肪酸組分的分析表明其脂肪酸的主要成分是肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸和亞油酸,其估算的十六烷值為61.8,證明該菌株所產(chǎn)脂肪酸較適合用于生物柴油的生產(chǎn)。對(duì)核桃內(nèi)生細(xì)菌HB1310分批發(fā)酵棉稈水解糖液產(chǎn)油的過程進(jìn)行了分段控溫、調(diào)控pH值和補(bǔ)料調(diào)控。結(jié)果表明,分段控溫方式對(duì)全發(fā)酵過程中菌體的生物量、葡萄糖和木糖利用率的提高均有顯著的促進(jìn)作用,使得菌株的油脂含量在發(fā)酵前期低于對(duì)照,在發(fā)酵后期有一定幅度提高,其增幅可達(dá)8%～13%。pH調(diào)控處理對(duì)菌體胞內(nèi)油脂積累的改善作用較小,僅在pH7.0下培養(yǎng)24h的處理能在發(fā)酵后期(發(fā)酵48 h后)對(duì)細(xì)菌油脂的積累起到一定改善作用。補(bǔ)料發(fā)酵是一種有效促進(jìn)核桃內(nèi)生細(xì)菌積累胞內(nèi)油脂的發(fā)酵方式,本研究中采用的三種補(bǔ)料方式均實(shí)現(xiàn)了核桃內(nèi)生細(xì)菌生物量的小幅增加和菌株油脂含量的大幅度提高,其油脂含量增長(zhǎng)幅度達(dá)18%～24%。對(duì)核桃內(nèi)生細(xì)菌HB1310的基因組進(jìn)行了測(cè)序,結(jié)果顯示,該細(xì)菌的基因組為一條長(zhǎng)4.1 Mb的染色體,GC含量為43.5%。該基因組共預(yù)測(cè)到4314個(gè)CDSs,其中3351(77.7%)個(gè)CDSs編碼的產(chǎn)物具有明確的功能�；贙EGG數(shù)據(jù)庫比對(duì)的代謝途徑,詳細(xì)分析了糖酵解途徑、磷酸戊糖途徑和脂肪酸合成途徑,初步闡明了該菌株發(fā)酵棉稈水解糖液時(shí)木糖進(jìn)入磷酸戊糖途徑進(jìn)行代謝的途徑,并指出其脂肪酸合成酶FAS關(guān)鍵基因可能關(guān)聯(lián)了菌株中大部分飽和及不飽和脂肪酸的合成�；诨蚪M注釋的KEGG代謝途徑和菌株產(chǎn)油、基質(zhì)利用特性,對(duì)擬存在的代謝途徑中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)代謝物進(jìn)行了通量計(jì)算和代謝流的分析。在磷酸戊糖途徑中引入了從木糖到木酮糖這一反應(yīng),為菌株對(duì)棉稈水解糖液中葡萄糖和木糖的利用給出了合理的分析。同時(shí)分析了菌株HB1310脂肪酸合成的關(guān)鍵酶及與油脂合成的關(guān)系,結(jié)果表明,脂肪酸合成酶(FAS)活性與菌株油脂產(chǎn)量呈高的正相關(guān)關(guān)系,說明脂肪酸合成酶對(duì)該菌株的油脂合成起正調(diào)控作用。本研究還基于穩(wěn)定期(48 h)的代謝途徑構(gòu)建了代謝網(wǎng)絡(luò),通過全代謝途徑通量分析表明,此時(shí)菌株代謝網(wǎng)絡(luò)中的碳架主要流向了脂肪酸的合成。6-磷酸-葡萄糖節(jié)點(diǎn)的NADPH合成途徑主要為該時(shí)期菌株脂肪酸的合成提供了還原力NADPH。本研究篩選獲得一株能夠發(fā)酵棉稈水解糖液產(chǎn)油的核桃內(nèi)生細(xì)菌HB1310,通過對(duì)發(fā)酵過程的調(diào)控,實(shí)現(xiàn)了該菌株胞內(nèi)油脂的優(yōu)化生產(chǎn)；并對(duì)該細(xì)菌產(chǎn)油的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)以及全基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,構(gòu)建了菌株發(fā)酵產(chǎn)油的代謝網(wǎng)絡(luò),為深入研究該核桃內(nèi)生細(xì)菌的脂肪酸生物合成機(jī)制、實(shí)現(xiàn)其發(fā)酵產(chǎn)油過程的有效調(diào)控奠定了理論基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE667;TQ920.6
【目錄】：

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5 藍(lán)江林;唐秋榕;朱育菁;林抗美;劉波;;茄子植株內(nèi)生細(xì)菌的分離、鑒定及群落結(jié)構(gòu)特性[A];第四屆中國植物細(xì)菌病害學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

6 龔明福;陳駿剛;李超;;新疆棉花拮抗性內(nèi)生細(xì)菌篩選[A];中國微生物學(xué)會(huì)《第二屆全國農(nóng)業(yè)微生物研究及產(chǎn)業(yè)化研討會(huì)》和《第十一屆全國殺蟲微生物學(xué)術(shù)研討會(huì)》暨《湖北省暨武漢市微生物學(xué)會(huì)和內(nèi)蒙古微生物學(xué)會(huì)2008年會(huì)》論文摘要[C];2008年

7 劉云霞;張青文;周明牂;;水稻內(nèi)生細(xì)菌的驗(yàn)證研究[A];“植物保護(hù)21世紀(jì)展望”——植物保護(hù)21世紀(jì)展望暨第三屆全國青年植物保護(hù)科技工作者學(xué)術(shù)研討會(huì)文集[C];1998年

8 高增貴;孫承智;趙世波;高軍;陳捷;;內(nèi)生細(xì)菌與玉米抗紋枯病關(guān)系研究[A];中國植物病理學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)暨植物病理學(xué)報(bào)創(chuàng)刊50周年紀(jì)念會(huì)論文摘要集[C];2005年

9 王美琴;薛麗;賀運(yùn)春;王建明;;番茄內(nèi)生細(xì)菌的分離及拮抗菌的篩選[A];中國植物病理學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)暨植物病理學(xué)報(bào)創(chuàng)刊50周年紀(jì)念會(huì)論文摘要集[C];2005年

10 高增貴;孫承智;趙世波;高軍;陳捷;;內(nèi)生細(xì)菌與玉米抗紋枯病關(guān)系研究[A];中國植物病理學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)暨植物病理學(xué)報(bào)創(chuàng)刊50周年紀(jì)念會(huì)論文集[C];2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙亮;沙冬青根瘤內(nèi)生細(xì)菌多樣性及生物地理研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

2 張琴;核桃內(nèi)生細(xì)菌發(fā)酵棉稈水解糖液產(chǎn)油及其代謝基礎(chǔ)分析[D];浙江大學(xué);2015年

3 陶愛麗;利用小麥內(nèi)生細(xì)菌對(duì)小麥稈黑粉病的生物防治研究[D];廣西大學(xué);2014年

4 崔娜;棗內(nèi)生細(xì)菌種群多樣性和內(nèi)生拮抗細(xì)菌篩選的研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

5 李春宏;棉花抗病內(nèi)生細(xì)菌的分離及其對(duì)黃萎病的生物防治[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

6 孫磊;非培養(yǎng)方法和培養(yǎng)方法對(duì)水稻內(nèi)生細(xì)菌和根結(jié)合細(xì)菌的研究[D];首都師范大學(xué);2006年

7 龔明福;新疆苦豆子內(nèi)生細(xì)菌多樣性及其抗菌作用研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2011年

8 許明雙;番茄和水稻種子可培養(yǎng)內(nèi)生細(xì)菌的多樣性分析及促生菌功能研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

9 邱服斌;培養(yǎng)方法與非培養(yǎng)方法對(duì)人參根內(nèi)生細(xì)菌的研究[D];首都師范大學(xué);2007年

10 陳寶;內(nèi)生細(xì)菌促進(jìn)東南景天Zn/Cd的提取效應(yīng)及其機(jī)制研究[D];浙江大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張敏;內(nèi)蒙古甘草內(nèi)生細(xì)菌多樣性研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2008年

2 王迪;桉樹非培養(yǎng)內(nèi)生細(xì)菌的激活及青枯病的防治研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 鄭園園;茄科植物內(nèi)生細(xì)菌對(duì)幾種病原真菌的作用及抗性物質(zhì)分析[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

4 李鵬;東祁連山珠芽蓼內(nèi)生細(xì)菌功能多樣性研究及其鑒定[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

5 袁文婷;松樹內(nèi)生細(xì)菌種群初探及生防益菌的室內(nèi)篩選[D];南京林業(yè)大學(xué);2010年

6 邵紅;春蘭內(nèi)生細(xì)菌群落多樣性及功能菌株篩選[D];河北大學(xué);2011年

7 張?jiān)骑w;玉米苗期內(nèi)生細(xì)菌的種群初探及有益內(nèi)生細(xì)菌的篩選[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

8 徐大可;一株具有抑菌活性的越橘內(nèi)生細(xì)菌的研究[D];大連理工大學(xué);2007年

9 張芳芳;五唇蘭根部?jī)?nèi)生細(xì)菌篩選及其促生效應(yīng)研究[D];海南大學(xué);2015年

10 滿百膺;東祁連山高寒牧草內(nèi)生細(xì)菌分離、鑒定及其生物學(xué)功能研究[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

  本文關(guān)鍵詞：核桃內(nèi)生細(xì)菌發(fā)酵棉稈水解糖液產(chǎn)油及其代謝基礎(chǔ)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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