本发明涉及基因工程领域,特别是涉及一种小白链霉菌突变株、构建方法及应用。
背景技术:
1、微生物对环境有着极强的适应性与灵活性,这一特性是高等动植物无法比拟的。在漫长的进化历程中,微生物获得了可以利用广泛的含氮化合物作为自身细胞中氮元素来源的能力。氮是构成生物体蛋白质、核酸的主要元素,是生命起源的必需条件之一,在生物上有着重要的意义。作为细菌生存过程中最为重要的元素之一,氮源的有效吸收和同化是所有细菌都会面临的挑战,对此细菌会进化出各种机制吸收环境中的各种氮源供自身生长代谢所用。
2、不同微生物的氮代谢调控机制差异很大,但大部分微生物仍有着相同之处,它们的氮代谢调控都有一个全局性转录蛋白介导,在很多革兰氏阳性细菌中,glnr作为其中的全局转录调控因子调控自身氮代谢相关基因的表达。glnr最初是在天蓝链霉菌中鉴定的,除了能直接调控氮源代谢相关基因glna、amtb等基因水平外,越来越多的靶点被发现,通过研究这些靶点发现glnr深度介入了天蓝色链霉菌氮源代谢调控,包括氮源的吸收(amtb-glnk-glnd操纵子),氮源的还原与裂解(nirb、urea)以及重要的氨基供体谷氨酸和谷氨酰胺的合成(glna、glnⅱ和gdha)。氮代谢途径的相关基因中,glna、gdha、glnpq、amtb、nirbd、urea、glnk、glnd等均受glnr的调控。glnr不仅对参与到氮代谢中的一些基因有调控作用,还与磷酸代谢、抗生素合成等次级代谢途径存在交叉调控。在抗生素合成次级代谢途径的交叉调控中,glnr一方面通过氮代谢途径影响抗生素合成前体供应,另一方面可以通过其他全局性调控因子或途径专一性调控因子调控抗生素的生物合成。因此,明确glnr在小白链霉菌(streptomyces albulus)ck-15中发挥的功能具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种小白链霉菌突变株、构建方法及应用,以解决上述现有技术存在的问题,通过在野生型小白链霉菌ck-15中过表达glnr基因得到的突变株,可以显著提高发酵产物中谷氏菌素或丰加霉素的含量,为大规模生产细菌来源的谷氏菌素或丰加霉素提供新的菌源和策略。
2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
3、本发明提供一种小白链霉菌(streptomyces albulus)突变株,其是通过在野生型小白链霉菌中过表达glnr基因得到,其中,所述野生型小白链霉菌的保藏编号为cgmccno.31251,保藏时间为2024年07月10日,保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。
4、本发明还提供一种小白链霉菌突变株的构建方法,包括以下步骤:
5、克隆glnr基因,并将所述glnr基因与表达载体构建重组质粒;其中,所述glnr基因的核苷酸序列如seq id no:1所示;
6、将所述重组质粒转移大肠杆菌感受态,之后利用接合转移法转入野生型小白链霉菌过表达所述glnr基因,获得小白链霉菌突变株;所述野生型小白链霉菌的保藏编号为cgmccno.31251。
7、本发明还提供一种所述的小白链霉菌突变株在生产谷氏菌素中的应用。
8、本发明还提供一种所述的小白链霉菌突变株在提高小白链霉菌发酵产物中谷氏菌素或丰加霉素含量中的应用。
9、本发明还提供一种所述的小白链霉菌突变株在提高对小白链霉菌发酵产物中葡萄糖利用效率中的应用。
10、本发明还提供一种所述的小白链霉菌突变株在提高小白链霉菌发酵过程中对氨氮的利用效率中的应用。
11、本发明还提供一种所述的小白链霉菌突变株在抑制病原菌中的应用,所述病原菌包括番茄灰霉病病菌(botrytis cinerea)、小麦赤霉病病菌(gibberella sanbinetti)、苹果腐烂病病菌(valsa mail)和水稻稻瘟病病菌(magnaporthe oryzae)。
12、本发明还提供一种生产谷氏菌素或丰加霉素的方法,发酵所述的小白链霉菌突变株,从发酵液中分离提取谷氏菌素或丰加霉素。
13、本发明还提供一种提高小白链霉菌产谷氏菌素或丰加霉素的方法,在野生型小白链霉菌中过表达glnr基因,之后经发酵,从发酵液中分离提取谷氏菌素或丰加霉素;所述glnr基因的核苷酸序列如seq id no:1所示,所述野生型小白链霉菌的保藏编号为cgmccno.31251。
14、优选的是,所述发酵用的的培养基为:豆饼粉15.0-25.0g/l,(nh4)2so43.0-8.0g/l,葡萄糖20.0-25.0g/l,玉米粉25.0-35.0g/l,caco31.0-5.0g/l,发酵条件为220rpm,28℃培养70-80h。
15、本发明公开了以下技术效果:
16、本发明通过在小白链霉菌ck-15中过表达glnr基因,构建小白链霉菌突变株。相比野生型小白链霉菌ck-15,小白链霉菌突变株可以显著加快菌株的产孢速率;还能促进发酵产物中谷氏菌素、丰加霉素含量的提高,加强菌株对发酵产物中葡萄糖的利用,加快菌株在发酵过程中对氨氮源的利用效率。另外,相比野生型小白链霉菌ck-15,小白链霉菌突变株对番茄灰霉病病菌、小麦赤霉病病菌、苹果腐烂病病菌以及水稻稻瘟病病菌的抑菌效果也有提高。本发明通过基因工程技术在小白链霉菌中转入glnr基因构建突变株,可以用于生产谷氏菌素或丰加霉素,为大规模生产细菌来源的谷氏菌素或丰加霉素提供新的菌株资源和方法,为防治多种植物病害提供新的农用抗生素资源和策略。
1.一种小白链霉菌(streptomyces albulus)突变株,其特征在于,其是通过在野生型小白链霉菌中过表达glnr基因得到,其中,所述野生型小白链霉菌的保藏编号为cgmccno.31251。
2.一种小白链霉菌突变株的构建方法,其特征在于,包括以下步骤:
3.一种如权利要求1所述的小白链霉菌突变株在生产谷氏菌素中的应用。
4.一种如权利要求1所述的小白链霉菌突变株在提高小白链霉菌发酵产物中谷氏菌素或丰加霉素含量中的应用。
5.一种如权利要求1所述的小白链霉菌突变株在提高对小白链霉菌发酵产物中葡萄糖利用效率中的应用。
6.一种如权利要求1所述的小白链霉菌突变株在提高小白链霉菌发酵过程中对氨氮的利用效率中的应用。
7.一种如权利要求1所述的小白链霉菌突变株在抑制病原菌中的应用,其特征在于,所述病原菌包括番茄灰霉病病菌(botrytis cinerea)、小麦赤霉病病菌(gibberellasanbinetti)、苹果腐烂病病菌(valsa mail)和水稻稻瘟病病菌(magnaporthe oryzae)。
8.一种生产谷氏菌素或丰加霉素的方法,其特征在于,发酵权利要求1所述的小白链霉菌突变株,从发酵液中分离提取谷氏菌素或丰加霉素。
9.一种提高小白链霉菌产谷氏菌素或丰加霉素的方法,其特征在于,在野生型小白链霉菌中过表达glnr基因,之后经发酵,从发酵液中分离提取谷氏菌素或丰加霉素;所述glnr基因的核苷酸序列如seq id no:1所示,所述野生型小白链霉菌的保藏编号为cgmccno.31251。
10.如权利要求8或9所述的方法,其特征在于,所述发酵用的培养基为:豆饼粉15.0-25.0g/l,(nh4)2so43.0-8.0g/l,葡萄糖20.0-25.0g/l,玉米粉25.0-35.0g/l,caco31.0-5.0g/l,发酵条件为220rpm,28℃培养70-80h。