氮离子束诱变改善Starmerella bombicola槐糖脂产量及组分配比的研究

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Nitrogen ion beam mutagenesis improves sophorolipid production and properties in Starmerella bombicola

　　

摘要

槐糖脂（SLs）是一类具有广泛工业应用潜力的微生物表面活性剂，但其大规模应用依赖于具有高产量和理想功能特性的优良高产菌株。在本研究中，研究者对Starmerella bombicola CGMCC 1576 进行了氮离子束（N⁺）诱变处理，以改善槐糖脂的产量和产品质量。通过构建包含124株分离株的诱变库，并结合高通量筛选和摇瓶验证，获得了两株稳定的高产突变株，分别为2-21和3-5。突变株2-21优先积累酸性槐糖脂（ASL），并显示出最高的槐糖脂总量（TSL）产量；而突变株3-5则产生更多的内酯型槐糖脂（LSL）。高效液相色谱（HPLC）分析显示，两株突变株保留了亲本菌株的主要槐糖脂组分，但在组分丰度和产物分布上存在显著差异。转录分析表明，与脂肪酸利用、槐糖脂生物合成及代谢物转运相关的基因表达上调，尤其在96 h时的突变株2-21中更为明显，提示其前体转化和产物积累能力增强。功能测定进一步揭示了组分配比相关的表面活性和温和性差异：富含LSL的组分表现出更强的表面活性，而富含ASL的组分则显示出较低的玉米醇溶蛋白溶解能力和溶血活性。在100 L生物反应器发酵中，突变株2-21的槐糖脂总产量达到224.31 g/L，验证了其放大生产能力和生产稳定性。这些结果表明，氮离子束诱变是开发高产S. bombicola菌株以及定制槐糖脂组分以满足功能性应用需求的有效策略。

关键点

• 氮离子束诱变提高了S. bombicola的槐糖脂产量。

• ASL富集型和LSL富集型突变株表现出不同的槐糖脂谱。
• 突变株2-21在100 L生物反应器中槐糖脂总产量达224.31 g/L。