LaeA基因对出芽短梗霉产聚苹果酸的影响研究及发酵优化.pdfVIP

摘要

聚苹果酸是一种天然的脂肪族聚酯，具有高水溶性、生物相容性、生物易

降解性和化学衍生性等优良特性，其衍生物及苹果酸单体同样被广泛应用于众

多领域中。全局调控因子对次级代谢物的合成有显著影响，研究其调控作用对

提升次级代谢产物的产量有着重要意义。目前β-聚苹果酸的生产存在产量少且

分子量小等问题；马铃薯工业副产物产量大且处理成本高，存在资源浪费现象。

本研究以出芽短梗霉中全局性调控因子LaeA基因为目标，通过LaeA基因过表

达和沉默来探究在聚苹果酸生物合成中的调控作用，结合马铃薯工业副产物进

行发酵优化，评估产酸性能，实现资源化利用，为聚苹果酸生产提供新的思路

和方法。

本研究以出芽短梗霉HIT-LCY3T作为出发菌株，通过菌落观察和显微观察

菌落菌株形态；绘制生长曲线确定生长优势期为6-12h；在此基础上对发酵培

养基进行单因素优化，可得到6.14g/L聚苹果酸，比未优化提高了6.02倍。

LaeA能够调控真菌有性、无性繁殖和初级、次级代谢。通过生物信息学对

菌株基因组分析获得LaeA基因序列，构建pB-LaeA过表达质粒和Pst-LaeA沉

默质粒。借助PEG介导的原生质体转化法导入出芽短梗霉HIT-LCY3T中，通

过潮霉素抗性筛选、基因验证和表型验证，获得了OEX-LaeA过表达菌株和

Rnai-LaeA沉默菌株，并通过菌落观察和显微观察菌落菌株形态，OEX-LaeA

膨大形状菌丝体多且长；Rnai-LaeA菌体上圆形占多数，菌丝体变细。在发酵

产酸性能分析中，OEX-LaeA相较于野生型菌株聚苹果酸产量提升了18.4%，

生物量提升了32%。

以OEX-LaeA为出发菌株，对发酵产酸条件进行单因素优化，通过响应面

优化实验，得出各因素的最佳条件：发酵时间为145h，接种量为4.9%，发酵

温度为30.7℃，获得10.87g/L聚苹果酸产量，相比未优化提高了39.9%。用

OEX-LaeA在最适条件下发酵薯渣汁水，发现其能够很好的适应生存条件，并

能达到6.5g/L的聚苹果酸产量，13.8g/L的生物量，产量提升了25.0%。

本文验证了LaeA基因对出芽短梗霉生长繁殖以及聚苹果酸产量存在正调

控作用，丰富了聚苹果酸合成途径和思路，对LaeA基因调控聚苹果酸代谢通

路的研究具有重要意义，同时也为后续马铃薯资源化利用提供理论依据。

关键词：出芽短梗霉；聚苹果酸；LaeA；马铃薯淀粉工业副产物；发酵优化

productionofβ-polymalicacidhasproblemssuchaslowyieldandsmallmolecular

weight;thepotatoindustrialby-productshavelargeyieldandhightreatmentcost,

andthereisawasteofresources.ThisstudytargetedtheglobalregulatorLaeAgene

intheAureobasidiumpullulans,exploredtheregulatoryroleinthebiosynthesisof

polymalicacidthroughLaeAgeneoverexpressionandsilencing,combinedwith

potatoindustrialby-productsforfermentationoptimization,assessedacid

productionperformance,realizedresourceutilization,andprovidednewideasand

methodsforpolymalicacidproduction.

Inthisstudy,A.pullulansHIT-LCY3Twasusedasthe