生物表面活性剂产生菌的筛选及功能基因的定位研究

论文摘要

生物表面活性剂(biosurfactant)是由植物、动物或微生物产生的具有表面活性的生物分子,目前研究最多的是通过微生物发酵法生产的生物表面活性剂。与化学表面活性剂相比,生物表面活性剂不仅具有同样甚至更为良好的降低表面张力和稳定乳化液等特性,还具有无毒、能够被微生物完全降解和不对环境造成污染等优良的环境兼容性,并且具有选择性好、用量少等优点,从而在农业、建筑、食品饮料、工业清洗、皮革、造纸、医药、石油及环境保护等众多行业和领域得到了广泛重视和应用。使得生物表面活性剂的产生菌及其产物得到了广泛而深入地研究。但是,目前生物表面活性剂的低产量、高成本严重制约了生物表面活性剂的规模化和工业化。为此,广泛探索和深入研究产生物表面活性剂的菌株及其生产途径、产物分子结构和功能间的关联性,是促进其工业化发展必由之路。所以,通过结构筛选和计算机模拟,生产出具有特定用途和高附加功能的生物表面活性剂是未来研究发展的重要任务。而一旦筛选出高效的生物表面活性剂产生菌,研究的关键便在于优化生产条件和提纯方法,并找到与之相关的应用领域。为此,综合其它学科和各种技术,如模拟技术、纳米技术、生物技术等,必将是目前发展的总体趋势。目前产生物表面活性剂菌株已经有大量报道,但是,微生物是地球上十分丰富的资源,为人们所认知的微生物还不到自然界中微生物总数的1%,因此,还有大量的、具有开发潜力的生物表面活性剂菌种未被发现。所以,本文首先通过设计筛选培养基,从有机农药的活性污泥中筛选出三株具有产生物表面活性剂特性的细菌,并经过形态学、生理生化试验和基因鉴定,均属于不动杆菌。其中不动杆菌W2产表面活性剂的性能最好,所以,继续对其发酵产表面活性剂的影响因子进行了摸索,初步得到了最优化的发酵条件。这对生物表面活性剂的开发研究具有广泛的生物学和经济意义。同时,当前微生物学和分子生物技术得到了空前的发展,微生物的发酵途径和代谢调控的分子机制得到了广泛而深入地研究,并越来越明朗化。为此,筛选目的菌株,对其进行目的基因分析,并通过分子生物技术构建高性能的基因工程菌是实现工业化的必要手段。本文也对筛得的细菌W2进行了功能基因的研究。通过细菌质粒的消除法和快速检测技术,发现该菌至少存在一个较大质粒;通过电泳检测,结果发现未消除质粒的细菌能产生噬油斑(即产表面活性剂),消除了质粒的细菌不能产生噬油斑(即不产表面活性剂)。从而初步断定该菌产表面活性剂的功能基因位于这个质粒上。这项工作为进一步研究表面活性剂产生菌的目的基因作了一定的铺垫。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 生物表面活性剂的概述
• 1.1.1 生物表面活性剂的定义
• 1.1.2 生物表面活性剂的研究历史
• 1.1.3 生物表面活性剂的性质
• 1.1.4 生物表面活性剂的种类
• 1.2 生物表面活性剂的生产
• 1.2.1 生物表面活性剂产生菌
• 1.2.2 微生物法生产生物表面活性剂
• 1.3 生物表面活性剂的应用
• 1.3.1 在工业中应用
• 1.3.2 在农业中应用
• 1.3.3 在医药中应用
• 1.3.4 在环境保护中应用
• 1.4 本课题的研究目的及内容
• 1.4.1 研究目的及意义
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 生物表面活性剂产生菌的筛选及鉴定
• 2.1 前言
• 2.1.1 筛选方法
• 2.1.2 筛选培养基的设计
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 材料与仪器
• 2.2.2 步骤与方法
• 2.3 结果
• 2.3.1 细菌的表面张力和排油圈
• 2.3.2 细菌的形态和生理生化现象
• 2.3.3 V3 区16S rDNA 的扩增结果系统发育树分析
• 2.4 讨论
• 2.4.1 生物表面活性剂菌株的快速筛选
• 2.4.2 菌株产生物表面活性剂能力的判据
• 2.5 小结
• 第3章 生物表面活性剂菌株ACINETOBACTER SP.W2 功能基因的初步定位和发酵条件初探
• 3.1 产表面活性剂的功能基因
• 3.1.1 假单胞菌产鼠李糖脂的分子机制
• 3.1.2 枯草芽孢杆菌产表面活性素的分子机制
• 3.2 发酵的影响因素
• 3.3 实验材料与方法
• 3.3.1 培养基配制
• 3.3.2 仪器名称
• 3.3.3 样品的稀释和富集培养
• 3.3.4 平板分离
• 3.3.5 菌种鉴定
• 3.3.6 菌体最大吸收峰测定
• 3.3.7 生长曲线的制作
• 3.3.8 活菌计数
• 3.3.9 生物表面活性剂的相对浓度测定
• 3.3.10 培养条件优化
• 3.3.11 功能基因的初步定位
• 3.4 结果
• 3.4.1 菌种鉴定
• 3.4.2 功能基因的初步定位
• 3.4.3 发酵培养基的初步优化
• 3.4.4 不动杆菌W2 优化条件下的发酵过程
• 3.5 讨论
• 3.5.1 功能基因的初步定位
• 3.5.2 发酵条件的优化
• 3.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文