基于转录组学研究红曲菌产莫纳克林K和色素的分子机理

论文摘要

当前,红曲霉（Monascus spp.）已被广泛应用于食品和制药行业,红曲霉的次生代谢产物也受到广泛的关注,莫纳克林K和红曲色素是红曲霉中主要的有益次生代谢产物。莫纳克林K是一种特异性抑制HMG-CoA还原酶的降胆固醇药物,富含莫纳克林K的红霉米（RMR）可用作调节血脂的膳食补充剂。红曲霉能产生不同色素,并且许多已显示具有有益功能,例如抗炎,抗动脉粥样硬化,抗糖尿病和抗癌活性。然而,桔霉素的发现引发了对RMR安全性的争议,它具有肾毒性和潜在的遗传毒性,但研究表明并不是所有的红曲霉都产生桔霉素,因此,选择合适的菌种是目前最好途径,也是最节约资本的途径,许多菌株拥有良好的产莫纳克林K和红曲色素能力,故对于此类菌株的研究十分重要。因此,本课题从新疆市售红曲产品中筛选高产莫纳克林K和红曲色素且不产桔霉素的红曲霉,并对它进行诱变处理和优化试验,采用转录组学技术对红曲霉产莫纳克林K和红曲色素分子机理进行研究。本文主要研究的内容包括以下几点:本研究从市售红曲米、红曲酒、红曲腐乳等红曲霉制品,初步用微生物培养方法分离生长状态良好的红曲菌,通过传统分离方法结合分子生物学鉴定对红曲菌进行了分离鉴定,分离得到67株红曲霉菌株,其中包括丛毛红曲菌（M.pilosus）,紫色红曲菌（M.purpureus）,红色红曲菌（M.ruber）和烟红红曲菌（M.sanguineus）。随后,筛选出18株生长状态良好的红曲霉菌株,根据发育树,对筛选出的18株红曲菌进行了形态学分类和种属分类。结合高效液相色谱法（HPLC）验证初筛产莫纳克林K、红曲色素和桔霉素水平后,筛选出一株优良菌株HQ32,本实验选用HQ32菌株作为后续试验菌株。对红曲菌HQ32进行了紫外诱变处理,本实验采用LiCI作为化学因子和UV作为物理因子对红曲菌莫纳克林K进行复合诱变,经过粗筛和精筛后,从中选出莫纳克林K产量明显高于原始菌株的诱变株XX-1。培养基的优化（碳源、氮源、pH）:通过单因素试验和正交试验优化红曲菌XX-1产莫纳克林K的基本参数,随后又发酵条件的优化（发酵温度、甘油添加量、接种量）:通过单因素试验和响应面试验优化红曲菌XX-1产莫纳克林K的基本参数,其最佳优化结果为:最佳发酵条件为甘油添加量为6%、接种量为8%、发酵温度为28℃,突变体M.purpureus XX-1莫纳克林K产量高达210.95±16.35μg/mL,比野生菌株高20.58倍。此外,通过高效液相对发酵产品进行检测,并未检测出桔霉素的存在,说明该发酵工艺是安全可行的。对M.purpureus XX-1的延滞期,对数期和稳定期（2 d,8 d,12 d）进行转录组学分析,筛选参与紫色红曲M.purpureus XX-1产色素和莫纳克林K的关键基因,构建红曲菌产色素和莫纳克林K的代谢途径及其调控网络。研究结果发现:莫纳克林K合成的关键基因mok A在M.purpureus XX-1的对数期和稳定期高度表达,表明mok A是参与色素和莫纳克林K合成的关键基因。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘战霞

导师: 程卫东

关键词: 红曲菌,莫纳克林,红曲色素,合成机制,转录组分析

来源: 石河子大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,一般化学工业

单位: 石河子大学

分类号: TQ920.6

总页数: 64

文件大小: 2700K

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