复合诱变技术提升粗糙脉孢菌β-胡萝卜素生物合成：ATP合酶突变与酶活性协同增强机制研究

本综述系统阐述了通过紫外(UV)、化学(二乙基硫酸盐)与重离子束复合诱变技术选育高产β-胡萝卜素的粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)突变株。突变株β-胡萝卜素产量达112.02 μg/g（较原始菌株提升325.5%），全基因组测序揭示ATPeV1A基因同义突变通过改变ATP合酶(ATP synthase)RNA结构提升ATP含量，同时突变株蛋白酶、纤维素酶与木聚糖酶活性显著增强，为微生物固态发酵生产高活性β-carotene提供新策略。

　　

Highlights

高产β-胡萝卜素突变株的获得

通过不同诱变方法筛选高产β-胡萝卜素的粗糙脉孢菌（Neurospora crassa）菌株，结果如图1和图2所示。所有诱变处理中，粗糙脉孢菌孢子的致死率随诱变剂量增加而上升（图1）。普遍认为当致死率处于70%至80%区间时最易获得理想的正向突变（Marino等，1997）。依据该原则，最终确定重离子束（15 Gy）与紫外（UV，40 s）复合诱变为最优方案。

Conclusions

提升粗糙脉孢菌β-胡萝卜素合成能力的关键在于高产菌株的选育。本研究采用多种诱变方法培育高产β-胡萝卜素菌株，经重离子束与紫外复合诱变获得的突变株表现出最优且稳定的合成能力。比较基因组分析表明，ATP合酶（ATP synthase）突变改变了RNA结构，提高了ATP含量及木质纤维素降解酶（lignocellulases）活性，从而显著增强β-胡萝卜素合成效率。