脱色酶TpmD在大肠杆菌中的高效表达及纯化

用PCR方法从嗜水气单胞菌DN322基因组中扩增出编码三苯基甲烷类染料脱色酶TpmD的基因,与表达载体pET-22b(+)连接构建成重组质粒pET22-tpmD,转化大肠杆菌BL21(DE3)得到重组工程菌株.结果表明,经IPTG诱导,脱色酶基因可高效表达,粗酶液降解结晶紫、孔雀石绿、碱性品红、灿烂绿的比活力达到569.5,386.9,516.1,273.0U/g.表达产物经Ni-NTA亲和层析法一步纯化,蛋白纯度达94.05%.对4种染料的比活力分别达到1075.3,1042.8,903.9,484.3U/g,重组质粒稳定存在于工程菌中,便于规模化发酵生产.     

遗传稳定型六六六、甲基对硫磷降解基因工程菌的构建及特性研究

通过转座子介导同源重组的方法,将甲基对硫磷水解酶基因mpd导入到六六六降解菌BHC-A的染色体上, 构建了能同时降解六六六和甲基对硫磷的基因工程菌BHC-A-mpd. 对其生长特性和降解特性的研究表明, 工程菌在LB培养基中的生长特性与原始菌株没有差别, 生长至对数期A600nm值都可达到2.5;对六六六的降解特性和原始菌株相同, 可在10h内将5mg/L的六六六完全降解. mpd基因在BHC-A-mpd中稳定表达,BHC-A-mpd可以降解多种有机磷类农药.该基因工程菌的构建为六六六和甲基对硫磷复合污染环境的生物修复奠定了基础.     

转解毒酶基因工程菌的解毒作用研究

用已构建的可降解有机磷酸酯等杀虫药剂的转解毒酶基因工程菌,测定了对特异性底物--乙酸萘酯---NA-和--乙酸萘酯---NA-的分解作用,证明该工程菌高效地表达了解毒酶基因.将该工程菌细胞固定化后,通过对--NA和--NA的降解实验,测定了固定化细胞的酶活.用固定化细胞降解有机氯酸酯类的三氯杀虫酯-7504-、拟除虫菊酯类的溴氰菊酯和有机磷酸酯类的毒死蜱,结果表明,固定化细胞对该3类杀虫剂均具有一定的降解效果.用转解毒酶基因工程菌喂有机磷中毒的鸡,表明该转解毒酶基因工程菌对有机磷中毒的鸡,无论是急性中毒还是慢性中毒都有较明显的解毒作用.     

嗜碱细菌复合碳源条件下对麦草木质素的降解

在碱性液体培养条件下(pH≈10.5), 研究复合碳源共代谢最佳综合条件下嗜碱性木质素降解细菌6号菌株产酶、降解能力及菌株的生长状况.结果显示,虫漆酶(Laccase)在培养的第4天酶活达到最高值2915.37U/L、锰依赖过氧化物酶(MnP)在培养的第8天酶活达到最高值1152.88U/L,培养10d麦草中木质素降解49.84%.同时通过扫描电镜分析探讨了6号菌株降解木质素的微观过程,证明了6号菌株优先降解木质素的特性和降解方式.     

菲降解菌的特性及其降解酶纯化研究

研究考察了一株伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.AFF)的基本特性,并对降解过程中的邻苯二酚2,3-双加氧酶进行了初步分离纯化。菌株AFF对链霉素和四环素具有抗性;当培养基中NaCl的浓度>1.5%时,菌株的生长降解能力受到抑制。菌株AFF生长与降解菲的最佳条件:温度30℃,pH=7.0,摇床转速为150r/min,接种量10%。菌株AFF的细胞粗提物具有邻苯二酚2,3-双加氧酶活性,用阴离子层析交换柱对其进行纯化,对收集到的具有酶活的组分进行SDS-PAGE分析,结果表明目的蛋白分子量在31kDa和43kDa之间。经过一步纯化后,比酶活提高33%,蛋白的回收率为27.6%。     

基因工程菌强化芳香化合物的处理工艺

分别固定克隆有甲苯加双氧酶基因的工程菌和筛选出的野生菌株,串联两种固定化细胞反应器,研究以基因工程菌突破关键步骤的限制,筛选菌株辅助完成彻底降解芳香类污染物复合工艺可行性和强化效果.克隆有苯降解过程中的关键基因——甲苯加双氧酶的基因工程菌E. coli. JM109(pKST11)对苯具有较高的降解效率和降解速度,应用于固定化细胞反应器中效果突出.在较短的水力停留时间内,可以将1500mg/L苯降解70%,降解速度为1.11mg/(Ls),延长水力停留时间,可以使去除率达到95%以上.该反应器对高浓度的苯具有突出的处理效果.同时所得到的产物为环己二烯双醇,可以被野生非高效菌W3快速利用.     

猴金属硫蛋白α域(MT-α cDNA)突变体的构建、表达及工程菌对重金属的吸附

采用PCR技术和同尾酶手段,构建了猴金属硫蛋白(mMT)α域的串连体,并构建了表达MT α串连体的工程菌,获得了表达二聚串连体(MTα2)、三聚串连体(MTα3)、五聚串连体(MTα5)的工程菌.结果表明,工程菌在0.1 mmol·L-1IPTG诱导3h后表达量最高.Cd2 浓度为0.5mmol·L-1时,对照菌pGEX-2T/BL21生长受到严重胁迫,工程菌表现出较强的抗性,MTαn/BL21(n=2、3、5)生长几乎不受到胁迫;Cd2 浓度为1.0 mmol·L-1时,MTα5/BL21表现出较强的耐受能力.Cd2 浓度为0.5 mmol·L-1时,工程菌对镉的富集能力明显高于对照,其中富集能力最强的是MTα3/BL21(76%).与对照pGEX-2T/BL21相比,MT/BL21对锌吸附能力显著提高.而转化有MTα串连体基因的工程菌对锌的吸附能力没有提高,说明工程菌对Cd2 的吸附特异性增强.结构预测显示,MTα、MTα2、MTα,的二级结构中α螺旋依次增加,推测突变蛋白的疏水性增强,三维结构稳定.MTα4、MTα5二级结构中,α螺旋数目减少,尤其是MTa5,其a螺旋几乎完全遭到破坏,疏水性大为降低.对基因工程菌吸附镉的实验表明,MTα3/BL21对镉具有较高的特异性和富集容量.     

角蛋白酶产生菌的分离鉴定及其kerC的克隆表达

以四川农业大学养鸡场堆砌废弃羽毛处土壤为样品,筛选出一株具有较强降解羽毛能力的细菌B-3菌株.经形态学、生理生化特性和16S rRNA基因序列分析,鉴定其为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),命名为枯草芽孢杆菌B-3.并成功克隆到该菌株的角蛋白酶基因kerC(GenBank No.:JN021789),在大肠杆菌BL21(Escherichia coli BL21)中获得了高效表达.该基因全长1146bp,GC含量46.5%,编码381个氨基酸,与已报道的枯草芽孢杆菌YYW-1的kerC基因(GenBank No.: EU362730)同源性达到100%.重组菌株经IPTG诱导后角蛋白酶酶活力达14.8U/mL,经His-Tag纯化和SDS-PAGE分析表明,重组角蛋白酶分子量约为60kDa(融合了硫氧还蛋白,Trx).重组角蛋白酶最适反应温度和pH值分别为65℃与7.0.     

广谱角蛋白降解菌的筛选及其降解特性分析

采用富集驯化的方法,筛选到一株广谱高效角蛋白降解菌株E-26。经形态观察、生理生化特性和16S rDNA基因分析,该菌株初步鉴定为蜡样芽孢杆菌。产酶特性及发酵条件优化结果表明麦芽糖和酵母粉是菌株E-26降解猪毛的最佳外加碳氮源pH 8.0、温度40℃、接种量10%、底物浓度1.0%为其降解猪毛的最适反应条件。在该优化条件下,该菌株发酵培养10 d后,最高酶活性为57.8U/mL,比初始酶活提高了37.4%,最高猪毛降解率达71.2%,比初始猪毛降解率提高了41.9%。     

纤维素降解真菌Y5的筛选及其对小麦秸秆降解效果

为了利用纤维素降解菌促进作物秸秆快速腐解还田,解决秸秆资源浪费和污染环境问题,进行了高效秸秆纤维素降解微生物的筛选和降解效果研究.采用固体平板和液体摇瓶培养,从黑龙江黑土样品中筛选出1株能够降解羧甲基纤维素、秸秆木质纤维素、高产纤维素酶的丝状真菌Y5,通过形态学观察和ITS rDNA序列分析对该真菌进行了初步鉴定.利用DNS还原糖方法,对菌株在不同的培养时间、纤维素类型、氮源种类以及初始pH值情况下纤维素酶活力进行了研究.采用失重法、液体摇瓶法对菌株降解小麦秸秆的能力进行了研究.结果表明,筛选的秸秆降解菌株Y5经鉴定为赭绿青霉(Penicilliumochrochloron).菌株Y5液体培养4 d的全酶活(FPA)和内切酶活(EG)最高,分别为53 IU/mL和55 IU/mL,比对照菌株(绿色木霉AS3.3711)高出22.6%和18.2%;Y5菌株以小麦秸秆为作用底物时的酶活最高,2种酶活分别比对照菌株提高27.5%和24.8%;以NaNO3为氮源时酶活性最大,FPA和EG比菌株AS3.3711分别提高35.7%和14.9%;培养液初始pH为6时全酶活最大为51.4 IU/mL.菌株Y5培养10 d降解...     

南极微球菌产低温淀粉酶条件优化及酶学性质初步研究

采用单因素试验对南极微球菌(Micrococcus antarcticus)产低温淀粉酶的条件进行了初步优化,其发酵培养基组成为(g/L):Na2HPO42.0,KH2PO41.0,MgSO4.7H2O 0.1,NaCl 5.0,(NH4)2SO42.5,麦芽糖5.0,微量元素溶液5.0 mL,pH 8.0,500 mL三角瓶装液100 mL,12℃,160 r/min振荡培养64 h,在此条件下,发酵液酶活由优化前的0.24 U/mL提高到2.6 U/mL,是优化前的10.8倍.发酵液经Millipore超滤膜包浓缩、Hitrap Q阴离子交换层析、Superdex 200凝胶过滤层析纯化获得纯淀粉酶.该淀粉酶的最适作用温度为30℃,在10~15℃下仍具有较高活性,但对热敏感,属典型的低温酶;最适作用pH为6.0,在pH 6.0~10.0范围内较稳定(>70%);Ca2+、Mn2+、Co2+、Mg2+对该酶有较为明显的激活作用,而Zn2+、Ba2+、Ag+、Cu2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Hg2+、螯合剂EDTA、citrate则对该酶有不同程度的抑制作用,并且在Tween系列及TrintonX-1...     

高效纤维质降解菌处理木薯酒精废液及其厌氧发酵动力学分析

为提高木薯酒精废液中固形物的降解效率,优化木薯酒精废液的厌氧发酵特性,采用高效纤维质降解菌群作为CSTR（continuous stirred tank reactor,连续搅拌反应器）接种污泥,通过逐级提高进料负荷,研究不同容积负荷下的厌氧消化性能及相应的酶活性变化,建立了厌氧发酵过程动力学模型.结果表明,在高温（55℃）条件下经长时间稳定运行,容积负荷为14 kg/（m3·d）（以COD_Cr计）时,反应器出水ρ（TCOD）（TCOD为总化学需氧量,以COD_Cr计）和ρ（SCOD）（SCOD为溶解性化学需氧量,以COD_Cr计）分别为15 367.6、10 982.8 mg/L,TCOD去除率达到70%~75%;φ（CH₄）在48%左右,沼气产率为0.22 L/g（以每g TCOD计）;此外,木聚糖酶活性、纤维素酶活性在该条件下达到最大值,分别为42.1、30.2 U.脱氢酶活性在容积负荷为12 kg/（m3·d）时达到最大值80.1 TFμg/（h·mL）.动力学模型研究表明,最大原料产气率（y_m）为0.335 L/g（以每g TCOD计）,一级反应常数（k）为0.743 d-1,产气率为0.3 L/g,通过该模型可以得到最佳HRT（hydraulic retention time,水力停留时间）为11.5 d,最佳容积负荷为4.6 kg/（m3·d）.研究显示,在高温高容积负荷条件下,CSTR能够稳定的处理木薯酒精废液,并且能够获得较高的纤维素和半纤维素酶活性.      

热处理重组质粒DNA的复性及其在水环境中的降解特性

为了考察热处理后的重组DNA进入水环境后可能存在的环境风险,以pET-28b质粒为材料,以质粒相对转化效率为指标,考察了热变性重组质粒DNA的复性可能性,并在此基础上构建了人工模拟水环境系统,研究了热变性质粒DNA在水环境中的降解速率和影响因素.结果表明,热变性pET-28b质粒经过30min后,其转移活性可以得到恢复,在4～37℃之间,温度越高越有利于热变性质粒的复性.热处理过程中未被降解的质粒DNA进入水环境后,在pH值为7、8时降解速率相对较慢,在pH值为5、6、9的条件下,降解较快,但在任何pH下,1.0h后仍存在未降解的质粒DNA.水环境中的NaCl对热处理质粒DNA有一定的保护作用,而且这种作用是随着NaCl质量分数的提高而增强.进入水环境中的热变性DNA有足够的时间复性,从而可能发生基因转移.因此,这些热处理的质粒DNA进入环境后理论上存在一定的生态风险.     

米曲霉发酵厨余垃圾制备富酶产物的研究

为了探讨利用微生物发酵厨余垃圾产酶的最佳条件,实现厨余垃圾高值资源化,选取米曲霉为试验菌种,基于米曲霉BNCC142787 (简称“米曲霉B”)、米曲霉CGMCC3.4427 (简称“米曲霉C”)的生长特性解析,研究不同培养方式(静置、振荡)和培养温度(30、35、40 ℃)对米曲霉好氧发酵厨余垃圾产酶性能的影响. 结果表明:米曲霉B和米曲霉C分别在30 ℃和40 ℃、pH为6的培养条件下生长最佳;与静置培养相比,振荡培养可显著提高米曲霉菌丝体的形成和生长速率,促进淀粉酶和蛋白酶分泌. 米曲霉B在40 ℃下厨余垃圾好氧发酵48 h时蛋白酶活性最高,为66.64 U/g;在30 ℃下好氧发酵48 h时,其淀粉酶活性最佳,为129.44 U/g. 米曲霉C在40 ℃下、厨余垃圾好氧发酵96 h时蛋白质酶和淀粉酶活性均达到最高,分别为64.02和131.11 U/g. 研究显示,米曲霉B和米曲霉C产生蛋白酶与淀粉酶的能力相当,但米曲霉B生长速率快,所需发酵时间短,可在温和的条件下实现产酶,因此采用米曲霉B在40 ℃、好氧发酵48 h条件下进行酶源制备,可充分利用厨余垃圾中的营养物质获得富含淀粉酶和蛋白酶的产物,具有显著的应用潜力.      

转聚磷激酶基因的大肠杆菌去除水体中的磷

为探索有效的生物除磷方法,构建了聚磷激酶基因(ppk)的表达载体pET28a(+),并转化大肠杆菌(Escherichiacoli)BL21,获得了可过表达ppk基因的工程菌BL-PPK.RT-PCR结果表明,ppk基因在转化的大肠杆菌中得到了高效表达.聚磷试验结果表明,培养10h后,转化了ppk基因的大肠杆菌细胞内聚磷含量比对照菌株高20倍,而培养液中可溶性磷浓度为对照菌株的约1/9.     

低温下玉米秸秆与牛粪混合厌氧发酵产气特性研究

通过静态试验,探究在15℃的低温条件下,经过预处理的玉米秸秆和牛粪,在不同混合配比下厌氧发酵的产气特性。试验结果表明:将牛粪与秸秆按1∶1配比的产气效果最好,相对于配比为2∶1、3∶1的累积产气量分别高出52.66%和73.60%。随着发酵过程进行,COD波动很大。发酵过程中碳源主要由玉米秸秆提供,秸秆所占比例越大,COD降解率越高。日产气量达到高峰的时间稍滞后于VFA,秸秆比例越大的组别,VFA整体处于越高水平。而辅酶F420与产气量之间关系不显著。发酵初期CMC酶活力变化显著,且以玉米秸杆与牛粪配比为1∶1为配比的一组CMC酶活力高于其余2组,最高值达到了15.042 U/g。     

蜡样芽孢杆菌中甲酸脱氢酶基因产氢研究

通过基因筛选,成功分离并克隆到蜡样芽胞杆菌XN12（Bacillus cereus XN12）的甲酸脱氢酶基因fdhF（formate dehydrogenase）,该基因全长2937bp,GC含量39.3%,编码978个氨基酸,与已报道的蜡样芽孢杆菌Q1的fdhF基因（GenBank No.CP000227.1）同源性达到100%.将其连接在表达载体pET32a上并融合His标签,构建了重组质粒pET32a-FDHF-His,转入大肠杆菌BL21（Escherichia coli BL21）后获得了高效表达.重组菌株经IPTG诱导后经WesternBlot分析表明,重组蛋白分子量约为108kDa.通过对重组菌株产氢性能试验表明,重组菌对提高产氢率具有一定促进作用,产氢量为每消耗1mol的葡萄糖和甲酸盐分别能产生0.73mol和0.20mol的氢气.     

以稻草秸秆为底物制取复合型生物絮凝剂的研究

以稻草秸秆作碳源,采用两段式发酵工艺制取复合型生物絮凝剂,首先通过纤维素降解菌HIT-3对稻草秸秆进行生物降解,再使产絮菌F2-F6利用秸秆糖化液替代葡萄糖制备生物絮凝剂,并定量分析了复合型生物絮凝剂的产量.结果表明,预处理后的秸秆还原糖产率达到10.6%,纤维素酶活性最大为0.13U/mL,TOC含量不断增加,TN含量不断减少,纤维素降解菌株对稻草秸秆具有很好的降解作用,生物絮凝剂絮凝率为90%.向秸秆糖化液中补加0.2g/L酵母膏调整发酵液营养比例,可使产絮高峰期提前,絮凝率达到95%.每t稻草秸秆可以制取复合型生物絮凝剂44kg.