高产吩嗪-1-羧酸的Pseudomonas chlororaphis DZ15的性状分析及遗传改造

《Journal of Applied Microbiology》：Characterization and Genetic Modification of Pseudomonas chlororaphis DZ15 with High Yield of Phenazine-1-carboxylic Acid

苯并吡嗪-1-羧酸（PCA）是重要的次级代谢产物，本研究通过全基因组测序分析高产菌株DZ15的基因组特征，发现其phz基因簇启动子表达水平显著高于其他同源菌株（GP72、LX24、HT66），并通过删除负调控基因phzO、rpeA、rsmE、lon成功将PCA产量从370.14 mg·L?1提升至1532 mg·L?1。

　　

摘要

目的

吩嗪-1-羧酸（PCA）是一种重要的次级代谢产物，也是许多吩嗪衍生物生物合成的前体，具有高效的抗真菌活性和环保特性，主要通过微生物发酵产生。因此，分离和鉴定出能够高效生产PCA的新菌株对于满足PCA生产需求具有重要意义。在本研究中，我们初步鉴定了一种名为DZ15的野生型菌株，其PCA产量在所有已报道的野生型菌株中最高。然而，其生理特性和代谢性能仍不清楚。

方法与结果

首先，通过基于16S rRNA的系统发育分析对DZ15菌株进行了分类鉴定，最终将其归类为Pseudomonas chlororaphis亚种aureofaciens。随后，通过与P. chlororaphis GP72、LX24和HT66的比较基因组分析（基于COG分析和KEGG分析），研究了DZ15的基因组特征。为了探究DZ15高PCA产量的原因，我们使用绿色荧光蛋白（GFP）融合报告基因检测并比较了DZ15与其他三个菌株（GP72、LX24和HT66）中吩嗪基因簇启动子（P_phz）的表达水平。在四个P_phz启动子中，DZ15的P_phz表达水平最高，约为25413.44 AU/OD₆₀₀。然而，GP72中的四个启动子表达水平没有显著差异，且远低于DZ15的表达水平（低于5000 AU/OD₆₀₀）。最后，通过删除修饰基因phzO以及负调控基因rpeA、rsmE和lon，PCA的产量从370.14 mg·L^?1提高到了1532 mg·L^?1。

结论

本研究首次通过全基因组测序分析了PCA产量最高的野生型菌株（即P. chlororaphis DZ15）的基因组特征。结果表明，phz基因簇启动子的高表达水平以及DZ15的生理特性共同促进了其高PCA产量。此外，通过基因改造进一步提高了DZ15的PCA产量。