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红曲菌(Monascus spp.)是我国传统的食用和药用微生物,在我国已有上千年的应用历史。它能分泌产生色素、莫呐可啉类(monacolins)物质、γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)、麦角固醇和丰富的水解酶类等,是生产食品发酵剂、着色剂、保健食品、药品或其原料的重要微生物资源。目前,国内外对红曲菌菌种的分类、选育、发酵条件及代谢产物分离纯化的研究相对较多,而有关红曲菌的分子生物学研究才刚刚起步,有关功能基因的研究很少,而关于红曲菌产色素、产孢等相关基因的研究尚未见报道。本研究以紫外线为诱变剂,以红色红曲菌(Monascus ruber)M-7为出发菌株,获得24株稳定的白化子与小菌落等突变株。在此基础上,对突变子的菌落形态、显微结构及其次生代谢产物等进行了分析。本课题为鉴定红曲菌菌落大小、颜色和产孢子等相关基因的研究提供了材料。具体内容如下:1红色红曲菌(Monascus ruber)M-7的紫外诱变对出发菌株M-7进行斜面培养18 d,用无菌水洗下孢子,用玻璃珠打散,稀释至10~6个/mL,涂布于25 cm×30 cm玻璃板,30 W,40 cm进行30 min紫外照射,避光培养7 d,挑选形态发生变化的突变子。经过多轮诱变共获得26株形态发生显著变化的突变子。突变子经过3代连续培养后,筛选获得24株稳定的突变子,遗传稳定性为92.3%。这些突变子的编号分别为501c、518b、518e、618a、618f、618e、618h、1102a、729b、929b、929h、929j、1102g、929k、729c、501d、929d、929f、929g、421a、421c、426q、618g、1102b。2突变子的形态特征观察25℃,PDA培养出发菌株M-7与筛选到的突变子9 d,按其菌落直径、正反面颜色、气生菌丝形态等特征共分为六大类:Ⅰ.出发菌株M-7;Ⅱ.与出发菌株M-7菌落特征相似的菌株,共7株,分别是1102a、729b、929b、929h、929j、1102g、929k;Ⅲ.小菌落菌株,直径仅1.9 cm左右,分别是501c、518b、518e、618a、618f,618e、618h;Ⅳ.白化子菌株,菌落粉色,共一株,为729c;Ⅴ.绒毡状菌落,共4株,分别是501d、929d、929f、929g;Ⅵ.栗色菌株,共5株,分别是421a、421c、426q、618g、1102b。随后,25℃下用插片法PDA培养9 d对所筛突变子进行显微形态观察。3突变子次生代谢产物的分析从供试菌株制得的红曲粉中分别提取色素、桔霉素、莫呐可啉K、γ-氨基丁酸四种次生代谢产物,检测分析其产量,得出结果如下:501d莫呐可啉K产量最高,达390.77μg/g;618f、929h、929b、929j的monacolin K产量均较低,已低于本实验条件下HPLC的最低检测限。其中有10株突变子monacolin K产量提高。618h的桔霉素产量最高,达40.12μg/g;729c、421a、421c产量低于检测限。518b的γ-氨基丁酸产量最高,达798.25μg/g,426q产量最低,仅20.07μg/g。618h色价最高,达2457 u/g;729c色价最低,为37 u/g。4突变子501d和618h发酵条件初步研究为了更好的了解各突变子的特性,对高产莫呐可啉K突变子501d与高产色素与桔霉素突变子618h进行发酵条件初步研究,包括固态发酵与三角瓶液态发酵。其中,固态发酵条件研究包括培养温度和时间因素;液态摇瓶发酵条件研究包括碳源与初始发酵液pH值两因素。得出结果如下:(1)固态发酵:不同温度培养红曲菌,其次生代谢产物变化较大。在30℃时,桔霉素产量达最高,之后呈下降趋势;25℃时,莫呐可啉K产量最高,之后下降;色价在15～35℃逐渐升高,25℃以后,上升趋势减缓。从8 d～15 d,色价、桔霉素、莫呐可啉K均呈上升趋势,15 d色价与桔霉素、莫呐可啉K产量基本达到最大值,之后变化趋于平缓或降低。(2)三角瓶发酵:甘油为碳源时其色价、莫呐可啉K和桔霉素产量均较高,但以葡萄糖为碳源时,桔霉素产量相对要低,莫呐可啉K与色价均较高。pH值变化对两株突变子色素、桔霉素与莫呐可啉K的产量都有较大的影响。pH值为3时莫呐可啉K与桔霉素产量均极低。桔霉素产量在pH为6时达最高;莫呐可啉K产量在pH为5时最高;色价在pH值为6时达最高。