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特殊的生存环境造就了深海放线菌具有独特的遗传背景和代谢方式,是新型药用活性先导化合物的重要来源。然而常规培养条件下,很多菌株在生物活性筛选过程中不具有活性,因而被闲置,造成资源的极大浪费。如能激活这些无活性菌株中丰富的隐性基因簇,产生更加多样的代谢产物,对于拓展放线菌资源的开发利用具有重要意义。 本论文以分离自中国南海深海海泥的天然无抗菌活性的深海放线菌为研究对象,分别采用一株菌多种次生代谢产物(One strain many compounds,OSMAC)、诱变复合核糖体工程两种策略,从改变培养条件和DNA分子变异两方面,开展了将无活性菌株转变为活性菌株从而拓展放线菌资源、获取新型活性化合物的研究。主要研究结果如下: 1.深海放线菌的抗菌活性筛选 平板对峙法对14株南海海底沉积物来源放线菌进行了抗菌活性筛选。结果表明,很多菌株对检测靶菌不呈现任何抗菌活性。选取其中NRPS和PKS呈阳性且具有独特分类学地位的Streptomyces sp.NA10、Streptomonosporananhaiensis sp.nov.12A09T、Streptomyces sp.12A26和Pseudonocardia sp.12A31作为研究对象。 2.无活性菌株的OSMAC激活 采用OSMAC策略,通过改变碳源、氮源,添加代谢前体氨基酸、无机离子,及自来水、蒸馏水或2.5%人工海水等影响因素,检测4株天然无抗菌活性的深海来源放线菌在不同培养基条件下对枯草芽孢杆菌、白色念珠菌、立枯丝核菌等的抗菌活性。结果表明OSMAC策略有效激活了其隐性次生代谢潜能,提高其代谢产物多样性,拓展了其具有不同抗菌活性的代谢产物。 进一步分析比较发现:(1)葡萄糖、甘油、酵母膏、KNO3比可溶性淀粉、乳糖、豆粉更有利于菌株的生长代谢;(2)Ca2+、Mg2+、Br-等离子能够促进菌株的生长和活性次级代谢物质的产生,但是Fe2+离子却是不利因素;(3)氨基酸对不同菌株生长代谢的影响存在差异,对某些菌株具有促进作用,但对另外一些菌株则是抑制作用;(4)改变常规培养基的浓度,也可诱导菌株提高活性产物多样性。这些经验为今后利用OSMAC策略开发其他微生物资源提供了借鉴。 综合考虑抗菌活性效果、生物量、代谢产物HPLC-UV色谱图分析,确定了激活4株菌的最佳培养基分别是:Streptomyces sp.NA10和Streptomonosporananhaiensis sp.nov.12A09T以PSA为基础培养基,另添加2.5%葡萄糖和0.01%混合氨基酸(浓度均为0.1g/L的氨基酸:L-Tyr、L-Ala、L-Glu、L-Cys、L-Lys),菌株12A09T再添加0.02%CaCO3和2.5%的海盐;Streptomyces sp.12A26和Pseudonocardia sp.12A31选用SP培养基,菌株12A31另添加1.5%甘油。选择上述培养条件下抗菌活性突出、且生长速度较快和遗传背景较好的链霉菌Streptomyces sp.NA10进行产物制备发酵。 3.无活性菌株的诱变复合核糖体工程和突变株的活性筛选 无活性菌株Streptomyces sp.NA10经不同时间的硫酸二乙酯、紫外-氯化锂诱变处理后,在含有不同MIC倍数的链霉素平板上进行抗性筛选。活性初筛获得56株具有良好抗菌活性的突变株。活性复筛和稳定性检测后,与出发株差异最大的M60确定为优选的突变激活株。 4.NA10野生菌株和突变株抗菌活性成分的初步研究 根据筛选确定的发酵条件,分别完成NA10野生菌株和突变株M60各16L的摇瓶发酵。以活性追踪和HPLC-UV为指导,利用正相快速硅胶柱色谱法、反相ODS硅胶柱层析和半制备高效液相色谱法,从NA10野生菌株追踪获得对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和白色念珠菌具有不同抗菌活性的rf50%、rf70%和rf80%,从NA10-M60中追踪获得抗金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和立枯丝核菌活性流份f6%和f10%。其中,从突变株M60的流份f10%中分离和鉴定一个吲哚生物碱类化合物1-(3-indolyl)-2R,3-dihydroxypropan-1-one。