重离子束诱变与全局转录 machinery 工程协同提升吉尔托链霉菌纳他霉素产量研究

本研究通过重离子束诱变（HIB）结合全局转录 machinery 工程（gTME）策略，成功构建高产纳他霉素的吉尔托链霉菌工程菌株，产量提升120%，为链霉菌次级代谢产物高效生产提供了创新性半理性改造方案。

　　

Highlights

菌株与培养条件

本研究所用菌株详见补充材料（表S1）。吉尔托链霉菌ATCC 13326及其衍生菌株在MS琼脂平板上培养产孢，培养基成分为豆粕20 g·L^-1、甘露醇20 g·L^-1和琼脂20 g·L^-1。大肠杆菌DH5α用于常规克隆，ET12567作为穿梭质粒宿主，通过接合转移导入链霉菌。大肠杆菌在37°C的LB培养基中培养，当培养基中添加抗生素时，终浓度如下：安普霉素50 μg·mL^-1，卡那霉素50 μg·mL^-1，氯霉素25 μg·mL^-1，萘啶酮酸25 μg·mL^-1。

开发基于微孔板的吉尔托链霉菌培养方法

由于深孔板中液体体积会影响链霉菌生长及次级代谢产物产量，本研究探讨了24孔、48孔和96孔板中不同装液量对纳他霉素产量的影响（图1）。24孔板最大装液量为10 mL，当装液量为2 mL时纳他霉素产量最高，与摇瓶发酵产量接近。

讨论

真菌污染是食品加工、储存、运输和销售过程中导致腐败的重要原因（Sun et al., 2022b, Loi et al., 2020）。这些真菌在食品中生长时会产生霉菌毒素，对人类健康构成严重威胁（Duchateau and van Scheppingen, 2018, Guo et al., 2020b）。纳他霉素作为26元大环内酯类抗生素，能在食品储藏过程中抑制真菌生长，且不改变食品风味和营养价值（Kallinteri et al., 2013）。

伦理批准与参与同意

所有作者均阅读并批准最终稿件及相关伦理规范。

资助声明

国家重点研发计划（2020YFA0907700）；江苏省重点研发计划（BE2022703）；工业生物技术教育部重点实验室开放课题（KLIB-KF202206）。

作者贡献声明

徐玉秀：原始撰写、验证、数据整理、概念化；王亮：评审编辑、方法论、数据整理；肖文：方法论、形式分析；张洪建：可视化、资源提供；胡伟：方法论；薛剑：软件、方法论；张建华：监督、项目管理、概念化；陈旭升：评审编辑、监督、项目管理、概念化。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本研究的已知竞争性财务利益或个人关系。

致谢

感谢中国科学院近代物理研究所兰州重离子加速器国家实验室为本研究提供宝贵资源与支持。

竞争利益

作者声明无竞争利益。