小基因组菌株基因组的优化和繁殖速度的提高
结题报告
批准号:
31470213
项目类别:
面上项目
资助金额:
85.0 万元
负责人:
宋存江
依托单位:
学科分类:
C2102.合成生物学与生物改造技术
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨超、张伟、冯俊、高伟霞、宫婷、谷燕燕、杨超(小)、赵风杰、孙扬
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中文摘要
从理论上讲,小基因组菌株或基盘细胞应该具有代谢旺盛和繁殖速度快的特征。但是,很多已报道的结果与人们的期望大相径庭。门多萨假单胞菌NK-01可在胞内积累中长链PHA,同时,向胞外分泌褐藻寡糖,是一株潜在的工业微生物菌株。本项目主要研究内容如下:(1)利用课题组已建立的门多萨假单胞菌无痕敲除操作系统;对已完成测序和生物信息学分析的门多萨假单胞菌NK-01进行基因组精简,在保证必需基因、复制原点及其侧翼基因、PHA和褐藻寡糖合成关联基因存在前提下,进行15-20%左右的基因组精简。完成可分别合成PHA与褐藻寡糖的小基因组菌株的构建,进一步完成基盘细胞的构建;(2)采用Genome Shuffling技术对小基因组菌株进行基因组优化;(3)对小基因组菌株进行生长特征和产物合成的研究;(4)开展复制起始位点移位以及oriC和包括dnaA基因在内的复制起始蛋白的多拷贝研究,以期加快菌体的繁殖速度。
英文摘要
Theoretically, genome-simplified strains or chassis are expected to grow fast and have robust metobolic characteristics. Contrary to these expectations, however, most previous studies failed to achieve these goals. Pseudomonas mendocina NK-01 can accumulate medium-chain-length polyhydroxyalkanoate (PHAMCL) inside the cell and excrete alginate oligosaccharide (AO) simultaneously, and thus is a promising producer for industrial use. The main contents of this project are as following: (1) Using a marker-less gene deletion method developed previously and information from bioinformation analysis of the whole-genome sequence, to conduct genome reduction in P. mendocina NK-01; deleting 15%-20% non-essential chromosomal regions while preserving those essential for cell growth and reproduction and for PHA and AO production; genome-simplified strains for production of PHA and AO will be constructed respectively, to further complete the construction of the Pseudomonas mendocina chassis; (2) Optimization of the genome-simplified strains by genome shuffling; (3) Study growth and production characterization of the genome-simplified strains; (4) Relocating oriC, and introducing multicopy oriC and genes encoding replication proteins (including dnaA) in NK-01 to improve cell growth rate.
门多萨假单胞菌NK-01是一株PHA合成菌,聚羟基链烷酸酯(PHA)可以由来自可再生资源的微生物生产,并且被认为是有前途的生物塑料以取代石油基塑料。项目组前期研究已经完成了该菌株的全基因组测序,本项目开展了该菌株的PHA代谢途径改造、复制起始蛋白多拷贝、及小基因组菌株构建的研究。本项目主要完成的研究内容包括:1) 利用已建立的门多萨假单胞菌NK-01无痕敲除的操作系统,对基因组精简了574KB,构建出删除10.56%冗余基因的优势小基因组菌株,并对所构建的一系列小基因组菌株进行了菌体性能及PHA发酵能力的测定;2)通过形态学工程、启动子工程、及代谢途径改造等多种手段,进一步优化了PHA合成菌株的发酵条件和产物产量;3)完成所构建的小基因组菌株生长特征与产物的合成研究;4)通过质粒多拷贝的方式,完成了门多萨假单胞菌NK-01复制起始蛋白基因多拷贝菌株的构建,优化了菌体的生长状态,提高了小基因组菌株和基盘细胞的繁殖速度;5)本项目执行期间,研究室共发表期刊论文17篇,申请中国发明专利1项,获得专利授权1项;培养研究生11人,其中硕士生4人,博士生7人。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Effects of MreB paralogs on poly-γ-glutamic acid synthesis and cell morphology in Bacillus amyloliquefaciens
MreB 旁系同源物对解淀粉芽孢杆菌多聚 γ-谷氨酸合成和细胞形态的影响
DOI:10.1093/femsle/fnw187
发表时间:2016-09-01
期刊:FEMS MICROBIOLOGY LETTERS
影响因子:2.1
作者:Gao, Weixia;Zhang, Zhongxiong;Song, Cunjiang
通讯作者:Song, Cunjiang
Mutations in genes encoding antibiotic substances increase the synthesis of poly-γ-glutamic acid in Bacillus amyloliquefaciens LL3.
编码抗生素物质的基因突变增加了解淀粉芽孢杆菌 LL3 中聚-γ-谷氨酸的合成
DOI:10.1002/mbo3.398
发表时间:2017-02
期刊:MicrobiologyOpen
影响因子:3.4
作者:Gao W;Liu F;Zhang W;Quan Y;Dang Y;Feng J;Gu Y;Wang S;Song C;Yang C
通讯作者:Yang C
Effects of Chromosomal Integration of the Vitreoscilla Hemoglobin Gene (vgb) and S-Adenosylmethionine Synthetase Gene (metK) on ε-Poly-L-Lysine Synthesis in Streptomyces albulus NK660
玻璃颤菌血红蛋白基因 (vgb) 和 S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因 (metK) 染色体整合对白色链霉菌 NK660 ε-聚-L-赖氨酸合成的影响
DOI:10.1007/s12010-015-1958-7
发表时间:2016-04-01
期刊:APPLIED BIOCHEMISTRY AND BIOTECHNOLOGY
影响因子:3
作者:Gu, Yanyan;Wang, Xiaomeng;Song, Cunjiang
通讯作者:Song, Cunjiang
DOI:10.1038/srep44728
发表时间:2017-03-15
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Che Y;Liang P;Gong T;Cao X;Zhao Y;Yang C;Song C
通讯作者:Song C
DOI:--
发表时间:2015
期刊:食品科学
影响因子:--
作者:杨超;车有;宋存江
通讯作者:宋存江
解淀粉芽孢杆菌小基因组菌株基因组的进一步优化以及聚谷氨酸的合成
  • 批准号:
    31670093
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    宋存江
  • 依托单位:
解淀粉芽孢杆菌LL3小基因组菌株的构建及其聚谷氨酸合成研究
  • 批准号:
    31170030
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    宋存江
  • 依托单位:
门多萨假单胞菌NK-01合成褐藻寡糖和中长链聚羟基脂肪酸酯的代谢途径改造
  • 批准号:
    31070039
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    33.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    宋存江
  • 依托单位:
生物降解环境材料降解参数及其测定理论和方法的研究
  • 批准号:
    20374032
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2003
  • 负责人:
    宋存江
  • 依托单位:
国内基金
海外基金