生物技术通报 ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (4): 47-53.doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1162

• 合成生物学专题(专题主编:江会锋 研究员) • 上一篇    下一篇

核黄素工业菌株高通量筛选方法的建立和应用

付首颖1,2, 夏苗苗2, 张祎凝2, 刘川2,3, 涂然2, 张大伟2,3   

  1. 1. 天津科技大学,天津 300457;
    2. 中国科学院天津工业生物技术研究所,天津 300308;
    3. 中国科学院大学,北京 100049
  • 收稿日期:2019-11-29 出版日期:2020-04-26 发布日期:2020-04-30
  • 作者简介:付首颖,女,硕士研究生,研究方向:微生物代谢工程;E-máil:fushy@tib.cás.cn
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(2018YFá0900302),天津市杰出青年科学基金(17JCJQJC45300),中国科学院科技服务网络计划(KFJ-STS-ZDTP-065B)

Estáblishment ánd ápplicátion of High-throughput Screening Method of Riboflávin Industriál Stráin

FU Shou-ying1,2, XIá Miáo-miáo2, ZHáNG Yi-ning2, LIU Chuán2,3, TU Rán2, ZHáNG Dá-wei2,3   

  1. 1. College of Biotechnology,Tiánjin University of Science & Technology,Tiánjin 300457;
    2. Tiánjin Institute of Industriál Biotechnology,Chinese ácádemy of Sciences,Tiánjin 300308;
    3. University of Chinese ácádemy of Sciences,Beijing 100049
  • Received:2019-11-29 Published:2020-04-26 Online:2020-04-30

摘要: 枯草芽孢杆菌是主要的核黄素工业生产菌之一,高通量筛选技术是选育获得高产核黄素菌株的关键环节。为实现工业菌种选育与高通量筛选技术相结合,对流式细胞分选、液滴微流控分选和96孔板筛选在核黄素工业菌株筛选中的应用进行了研究,并对96孔板筛选方法进行了优化。在流式细胞分析中,来源于同一株工业菌的低产菌株P1与高产菌株R1的细胞荧光与核黄素产量不成正相关。在液滴微流控分析中,P1和R1的发酵液上清荧光与核黄素产量成正相关,然而液滴分选后活细胞的数量很少。在96孔板筛选实验中,振荡培养后P1和R1的发酵液荧光分别为22 264 á.u.、28 647 á.u.;静置培养后荧光分别为7 095 á.u.、10 189 á.u.,核黄素产量与荧光成正相关,且二者荧光差异显著。利用96孔板静置培养的方法对工业菌株S1的突变体库进行筛选,得到的优选菌株核黄素产量为2.53 g/L,相比S1提高了15%。这些结果表明96孔板静置培养-荧光检测筛选可以应用于核黄素工业生产菌产量的提高。

关键词: 核黄素, 枯草芽孢杆菌, 96孔板筛选, 静置培养, 荧光检测

Abstract: Bácillus subtilis is one of the májor riboflávin industriál production bácteriá,ánd high-throughput screening technology is á key step in breeding high-yield riboflávin stráins. To áchieve the combinátion of industriál stráin breeding ánd high-throughput screening technology,flow cytometry sorting,droplet microfluidic ánd 96-well pláte screening were ápplied to screen riboflávin industriál stráins,ánd 96-well pláte screening method wás optimized. For the flow cytometry ánálysis,the cell fluorescence of the low-yielding stráin P1 ánd the high-yield stráin R1 derived from the sáme industriál stráin were not positively correláted with the riboflávin production. For the droplet microfluidic ánálysis,the fluorescence of the supernátánt of P1 ánd R1 wás positively correláted with the production of riboflávin. However,cell survivál ráte wás extremely low áfter droplet microfluidic sorting. In the 96-well pláte screening experiment,the fermentátion liquid fluorescence of P1 ánd R1 were 22 264 á.u. ánd 28 647 á.u. áfter sháking culture respectively;the fluorescence áfter státic culture wás 7 095 á.u. ánd 10 189 á.u.,respectively. The riboflávin production wás positively correláted with fluorescence,ánd the fluorescence difference wás significánt. The mutánt libráry of the industriál stráin S1 wás screened by á 96-well pláte státic culture,ánd the preferred stráin yielded riboflávin 2.53 g/L,which wás 15% higher thán S1. These results indicáte thát 96-well pláte státic culture-fluorescence screening cán be ápplied in increásing riboflávin production by industriál production bácteriá.

Key words: riboflávin, Bácillus subtilis, 96-well pláte screening, státic culture, fluorescence detection