【摘 要】
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Komagataeibact europaeus在动态培养下因剪切力致变异,因此其种子液通常以静态培养方式获得;同时动态培养中,细菌纤维素(Bacterial Cellulose,BC)呈球状或星状,故膜状BC也只能在静态中生产。为实现动态条件下培养制备高生物量、无变异菌的种子液以及制备膜状BC的目标,本文进行了这些内容的研究:(A)培养容器、培养基(装液量、种类和成分)和培养时间对变异菌率的影响
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Komagataeibact europaeus在动态培养下因剪切力致变异,因此其种子液通常以静态培养方式获得;同时动态培养中,细菌纤维素(Bacterial Cellulose,BC)呈球状或星状,故膜状BC也只能在静态中生产。为实现动态条件下培养制备高生物量、无变异菌的种子液以及制备膜状BC的目标,本文进行了这些内容的研究:(A)培养容器、培养基(装液量、种类和成分)和培养时间对变异菌率的影响;(B)变异菌和野生型菌株的菌落特征、产物特征、生理特征、16SRNA及rpoB序列、与BC合成紧密相关酶(磷酸葡萄糖变位酶、UDPG焦磷酸酶和纤维素合成酶)的基因序列、cmcax以及葡萄糖磷酸变位酶基因的RNA表达量和胞内全蛋白图谱比较;(C)筛网和水溶性多糖对变异及BC结构的影响,结果如下:(1)培养容器、培养基装液量、培养基种类和成分以及培养时间对变异菌率皆有影响。动态培养中,两株变异菌(M1和M2)出现,静态培养中通常只出现M1。(2)与野生型菌株相比,变异菌尽管生理特征、16SRNA及rpoB序列、与BC合成相关的关键酶的基因序列以及cmcax和葡萄糖磷酸变位酶基因的的RNA表达量上没有差异;但菌落特征、产物特征区别明显,同时仅在野生型菌株中存在与新生蛋白质的正确折叠和组装有关的分子伴侣蛋白GroEL。(3)静态培养时,容器内安装筛网(筛网距气液界面距离≤2cm)或培养基中添加水溶性多糖(琼脂0.01%,CMC-Na Ⅱ 0.30%,黄原胶0.30%),动态培养时,容器内壁安装筛网变异不会发生,这说明K.europaeus的变异与细胞的运动有关;动态培养,琼脂0.10%,CMC-NaII或CMC-NaV0.30%添加至培养基中,获得的BC具有较小的结晶度和聚合度,同时,变异也没有发生,这说明K.europaeus的变异与所携带的BC的结构,尤其是聚合度有关。基于这些实验结果,本文首次提出了BC胁迫可能致K.europaeus变异的推论,而非众所周知的剪切力致变异的观点。(4)尽管BC胁迫致k.europaeus变异的具体机制本文未涉及,但基于此推论,实现了动态条件下制备膜状BC的目标,即只需将筛网安装于培养容器内壁,此时,筛网上形成BC膜,该BC膜结构上(微观形态、聚合度、结晶度、晶体尺寸、以及纤维素Iα的质量分数)与静态培养制备的BC类似;基于此推论,本文首次实现了动态培养制备无BC干扰的,无变异菌出现的,高生物量的K.europaeus 种子液。
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