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质粒DNA作为生物药剂(尤其作为基因治疗和基因疫苗的载体)的意义和需求越来越大。质粒DNA作为一种新的非病毒转基因载体，优点是安全可靠、稳定、对外源基因的容纳量大、不会引起免疫系统反应及易于生产等。多聚体的一个质粒中含有多个目的基因的拷贝，能够提高转染效率和目的基因的表达量，因而受到了特别的关注。但国内外对于多聚体质粒的研究较少，随着基因治疗和DNA疫苗对质粒的需求越来越大，开发一个重复性高、易于放大的多聚体质粒的生产工艺有着重要的意义。
本文对利用重组大肠杆菌(E. coli DH5α)发酵生产二聚体质粒pUC21-dimer和四聚体质粒pUC21-tetramer的培养基及发酵工艺进行系统的研究。首先采用摇瓶实验找出适合菌体生长和质粒复制的培养基组分，接着考察部分培养条件对对菌体生长的影响，然后考察了质粒的稳定性，最后在优化后培养基的基础上对发酵罐补料分批培养的葡萄糖流加策略进行了研究。
摇瓶培养实验优化后的发酵培养基组分为：葡萄糖5.0 g L-1，酵母汁10.0 gL-1，NaCl10.0 g L-1，K2HPO48.0 g L-1，KH2PO44.0 g L-1，柠檬酸1.7 g L-1，MgSO4·7H2O1.2 g L-1，微量元素溶液1.0 mL L-1。发酵条件的考察表明，菌种需要经过高浓度氨苄平板的筛选，才能获得高拷贝数的重组菌，并且经测质粒稳定性，转接20次的重组菌仍然保持高的稳定性。该质粒是温度不敏感型，不适宜用升温策略。
发酵罐培养实验结果表明，对数期流加比稳定期流加能更好地满足菌体的生长，达到的最高生物量和质粒产量也较高。对几种流加方式的考察发现，DO反馈流加方式，操作简单，反馈灵敏，准确度高，获得的生物量和质粒产量均较其他发酵方式高，达到的最高生物量为30.84 g L-1，质粒pUC21-dimer的最大产量为96.38 mg L-1；采用该流加策略发酵生产四聚体质粒，达到的最高生物量为16.44 gL-1，质粒pUC21-tetramer的最大产量为112.06 mg L-1。