亚/硝酸盐电子受体及全局厌氧调节因子Fnr对地衣芽孢杆菌厌氧生长及代谢的影响

作者：宁雪伟; 何贺贺; 李由然^*; 石贵阳^*

来源：应用与环境生物学报, 2023, 29(05): 1220-1225.

DOI：10.19675/j.cnki.1006-687x.2022.08018

• 地衣芽孢杆菌
• 厌氧
• 电子受体
• 溢流代谢
• Fnr

地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)是一种重要的食品安全级菌株.目前地衣芽孢杆菌在工业生产中以好氧发酵为主，而对其厌氧生长及代谢特性认识不足，这限制了其应用的进一步拓展.在厌氧血清瓶培养条件下探究不同电子受体、不同KNO3浓度以及全局厌氧调节因子Fnr对菌株生长和代谢的影响，同时对氮同化支路上的核心酶——硝酸盐还原酶进行了转录水平分析，以期系统全面阐述地衣芽孢杆菌的厌氧生理代谢特性.结果显示，地衣芽孢杆菌可以利用硝酸盐或亚硝酸盐厌氧生长，最大细胞浓度均在0.2 g/L左右.利用硝酸盐稳定期到达的时间较亚硝酸盐提前了12 h，但利用亚硝酸盐时pH降幅更小，稳定期时的菌体量更高.随着初始KNO3添加量的提高，稳定期到达的时间逐渐推迟，且添加1.0 g/L KNO3条件下葡萄糖消耗速率最快，达到0.94 gL-1 h-1.在代谢产物方面，乳酸的积累量与KNO3添加量成负相关，而乙酸为正相关.添加0.5 g/L KNO3时，乳酸为主要代谢产物，其对葡萄糖的转化率为0.55 g/g.进一步构建了fnr基因过表达的工程菌，发现narG、narH、narJ以及narI基因的转录强度相对于对照菌株分别提升了1.18、0.19、0.32和0.65倍，表明其对硝酸盐代谢支路具有激活效应.本研究表明硝酸盐或亚硝酸盐电子受体是地衣芽孢杆菌进行厌氧生长代谢所必需的无机化合物，且在添加1.0 g/L KNO3的条件下其厌氧生长速率最快.(图4表3参30)

• 单位
  江南大学; 生物工程学院