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中國農(nóng)科院飼料所
[中國科學報]芽孢桿菌新技術(shù)降低蛋白酶生產(chǎn)成本
發(fā)布時間:2014-09-25
|來源: 《中國科學報》2014年09月24日
中性蛋白酶是最早規(guī)?;a(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用的工業(yè)酶制劑之一,廣泛應(yīng)用于洗滌、制革、絲綢、食品加工等多個領(lǐng)域。
枯草芽孢桿菌是目前國內(nèi)外中性蛋白酶的主要生產(chǎn)菌株,其發(fā)酵生產(chǎn)水平在8000~10000 U/mL,該菌株作為行業(yè)的研究熱點,眾多研究單位和企業(yè)投入大量人力物力,通過菌株誘變、基因工程改良等方法提高其表達水平,但十余年來并未取得較好的進展。
中國農(nóng)業(yè)科學院飼料研究所研究員姚斌帶領(lǐng)飼用酶制劑創(chuàng)新團隊系統(tǒng)地開展了芽孢桿菌高效表達系統(tǒng)研究,在大量的芽孢桿菌高效表達機理的研究基礎(chǔ)上,建立了芽孢桿菌高效表達元件挖掘與組合利用技術(shù)、外源基因整體優(yōu)化技術(shù)、受體菌分子改良技術(shù)、遺傳操作技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),創(chuàng)立了通用性好、表達量高的芽孢桿菌表達技術(shù)體系和菌株改良技術(shù)體系。利用該技術(shù)體系,構(gòu)建的中性蛋白酶重組表達菌株,突破困擾行業(yè)十年之久的技術(shù)瓶頸,使其發(fā)酵液單位表達量達到28000 U/mL,較目前的表達水平提高2倍,大幅度降低了蛋白酶的生產(chǎn)成本。該技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平,重組菌株具有極好的穩(wěn)定性,在無選擇壓力的培養(yǎng)基上連續(xù)傳代100代不退化,并且發(fā)酵工藝簡單,易控制,完全滿足了工業(yè)化生產(chǎn)的要求。目前該技術(shù)已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。
點評:
用枯草芽孢桿菌制備生防制劑防治植物病害的研究一直是國內(nèi)外研究的熱點。在我國,盡管當前化學殺菌劑在農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)仍占主導(dǎo)地位,但枯草芽孢桿菌殺菌劑具有對人畜相對安全、環(huán)境兼容性好、不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點,因而更符合現(xiàn)代社會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及有害生物綜合防治的要求??莶菅挎邨U菌抗菌物質(zhì)的分離純化及抗菌作用的分子機制、拮抗基因的克隆及其表達調(diào)控等研究已經(jīng)積累了豐富的資料,具有重要的理論意義和指導(dǎo)生產(chǎn)價值?,F(xiàn)代生物技術(shù)的廣泛應(yīng)用、基因組學和蛋白組學的發(fā)展以及先進的儀器設(shè)備的應(yīng)用必將為枯草芽孢桿菌植物病害生防研究開發(fā)帶來新的發(fā)展機遇。
枯草芽孢桿菌酶的主要應(yīng)用領(lǐng)域是食品工業(yè),全世界食品工業(yè)用酶約占總量的60%,而我國則高達85%以上。在食品安全廣受關(guān)注的情形下,加速研究新技術(shù)勢在必行。
枯草芽孢桿菌是目前國內(nèi)外中性蛋白酶的主要生產(chǎn)菌株,其發(fā)酵生產(chǎn)水平在8000~10000 U/mL,該菌株作為行業(yè)的研究熱點,眾多研究單位和企業(yè)投入大量人力物力,通過菌株誘變、基因工程改良等方法提高其表達水平,但十余年來并未取得較好的進展。
中國農(nóng)業(yè)科學院飼料研究所研究員姚斌帶領(lǐng)飼用酶制劑創(chuàng)新團隊系統(tǒng)地開展了芽孢桿菌高效表達系統(tǒng)研究,在大量的芽孢桿菌高效表達機理的研究基礎(chǔ)上,建立了芽孢桿菌高效表達元件挖掘與組合利用技術(shù)、外源基因整體優(yōu)化技術(shù)、受體菌分子改良技術(shù)、遺傳操作技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),創(chuàng)立了通用性好、表達量高的芽孢桿菌表達技術(shù)體系和菌株改良技術(shù)體系。利用該技術(shù)體系,構(gòu)建的中性蛋白酶重組表達菌株,突破困擾行業(yè)十年之久的技術(shù)瓶頸,使其發(fā)酵液單位表達量達到28000 U/mL,較目前的表達水平提高2倍,大幅度降低了蛋白酶的生產(chǎn)成本。該技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平,重組菌株具有極好的穩(wěn)定性,在無選擇壓力的培養(yǎng)基上連續(xù)傳代100代不退化,并且發(fā)酵工藝簡單,易控制,完全滿足了工業(yè)化生產(chǎn)的要求。目前該技術(shù)已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。
點評:
用枯草芽孢桿菌制備生防制劑防治植物病害的研究一直是國內(nèi)外研究的熱點。在我國,盡管當前化學殺菌劑在農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)仍占主導(dǎo)地位,但枯草芽孢桿菌殺菌劑具有對人畜相對安全、環(huán)境兼容性好、不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點,因而更符合現(xiàn)代社會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及有害生物綜合防治的要求??莶菅挎邨U菌抗菌物質(zhì)的分離純化及抗菌作用的分子機制、拮抗基因的克隆及其表達調(diào)控等研究已經(jīng)積累了豐富的資料,具有重要的理論意義和指導(dǎo)生產(chǎn)價值?,F(xiàn)代生物技術(shù)的廣泛應(yīng)用、基因組學和蛋白組學的發(fā)展以及先進的儀器設(shè)備的應(yīng)用必將為枯草芽孢桿菌植物病害生防研究開發(fā)帶來新的發(fā)展機遇。
枯草芽孢桿菌酶的主要應(yīng)用領(lǐng)域是食品工業(yè),全世界食品工業(yè)用酶約占總量的60%,而我國則高達85%以上。在食品安全廣受關(guān)注的情形下,加速研究新技術(shù)勢在必行。
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