基于UV/ARTP诱变株转录组与代谢组解析鞘氨醇单胞菌结冷胶生物合成关键基因及高产机制研究

本综述通过UV（紫外线）与ARTP（常压室温等离子体）复合诱变技术获得高产结冷胶突变株（产量提升120%），结合转录组学与代谢组学分析，揭示能量代谢通路（如pgi、clpB、ycaJ基因）与结冷胶合成的密切关联，并通过qRT-PCR和基因过表达验证其调控作用，为微生物多糖高产机制研究和工业化应用提供重要理论依据。

　　

Highlight

Strains and cultivation

鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas paucimobilis）ATCC 31461购自美国模式培养物集存库（ATCC），本研究命名为Sp31461 NC。诱变菌株命名为Sp31461 UA。图中和表中对照组Sp31461 NC简写为NC，突变组Sp31461 UA简写为UA。

种子培养基：20 g/L蔗糖、1 g/L酵母提取物、3 g/L牛肉膏、5 g/L胰蛋白胨；发酵培养基：30 g/L蔗糖、1 g/L酵母提取物、2 g/L胰蛋白胨、3 g/L KH₂PO₄、1 g/L K₂HPO₄、0.6 g/L MgSO₄。

Influence of UV mutagenesis on the yield of gellan

为快速获得突变株，我们首先对鞘氨醇单胞菌进行UV诱变处理。如图1A所示，当UV诱变60秒和90秒时，菌株致死率接近90%，且正突变率较高。而30秒诱变时菌株致死率低于40%，120秒和150秒时存活率不足10%。过高或过低的致死率均不利于高效筛选突变株。

Discussion

结冷胶在各领域应用广泛，但其产量与市场需求间仍存在显著差距。本研究通过UV和ARTP复合诱变获得一株结冷胶产量提升120%的高产突变株，并结合多组学技术揭示了能量代谢通路中的关键基因（如pgi、clpB、ycaJ）在结冷胶生物合成中的核心作用。基因过验证实验进一步证实pgi基因过表达可使产量再提升20%，达10.0 g/L。该研究为微生物多糖的高效生物制造提供了新策略。