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天木生物ARTP與MMC成功助力靈芝菌株的高通量選育

更新時間:2023-10-27      點擊次數(shù):1061

         天木生物ARTP與MMC成功助力靈芝菌株的高通量選育

本期為您推薦上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院張勁松研究員團隊近期公開的一份發(fā)明zl:一種靈芝菌株的高通量選育方法。該研究利用室溫常壓等離子體誘變儀(ARTP),構(gòu)建大規(guī)模誘變庫,結(jié)合微液滴培養(yǎng)技術(shù)(MMC)進行高通量篩選,篩選到三個靈芝菌株,通過搖瓶傳代5次發(fā)現(xiàn)三個靈芝誘變株的遺傳性狀穩(wěn)定,可應(yīng)用于靈芝產(chǎn)業(yè)中的生產(chǎn)和研究。

靈芝(Ganoderma lucidum)是一種重要的藥用真菌,具有多種藥用功效,如免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤等。近年來,隨著人們對健康食品和保健品的需求增加,靈芝及其相關(guān)產(chǎn)品的市場需求也日益增長。然而,靈芝的生長速度和產(chǎn)量較低,限制了其應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。目前,常見的靈芝菌株選育方法主要是利用化學(xué)誘變法和物理誘變法?;瘜W(xué)誘變法會帶來較高的毒性和突變率,可能存在味道不好和生物安全問題。而物理誘變法保證品質(zhì)穩(wěn)定和生物安全的同時,也能產(chǎn)生大量變異體。

近年來,ARTP誘變技術(shù)在在生物育種中有著廣泛的應(yīng)用,該技術(shù)具有誘變效率高、操作簡便、突變范圍廣、不影響基因組整體穩(wěn)定性等優(yōu)點。MMC技術(shù)則是一種高通量微量培養(yǎng)技術(shù),通過使用微小培養(yǎng)箱和液面控制器,將大量菌株同時在微小體積內(nèi)培養(yǎng),從而減小了單個菌株生長過程中的擾動,并可同時研究多個菌株在不同環(huán)境下的代謝活性。結(jié)合使用ARTPMMC技術(shù),可以實現(xiàn)對微生物菌株的快速、高效的選育,從而提高菌株的產(chǎn)量、適應(yīng)性和其他優(yōu)良性狀,為靈芝的高通量篩選提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

本研究中,研究團隊首先對靈芝菌株G0023活化并制備原生質(zhì)體,利用ARTP IIS對原生質(zhì)體進行誘變,計算致死率(圖1)。當(dāng)致死率達到90%的時候所設(shè)置的參數(shù)作為后期處理的最佳處理參數(shù)。針對誘變后的原生質(zhì)體,利用MMC系統(tǒng)(微生物液滴培養(yǎng)儀)進一步篩選,選育靈芝G0023誘變菌株。對野生菌株與誘變篩選后的菌株進行平板與搖瓶水平進行比較,分析其生長性能,葡萄糖的利用與三萜的產(chǎn)量,并對誘變菌株進行傳代,驗證其遺傳穩(wěn)定性。

利用平板的菌落半徑從誘變庫中篩選出3株菌株(表1),搖瓶中發(fā)酵并測定誘變菌株對底物葡萄糖利用率,菌絲體干重,菌絲體中三萜產(chǎn)量。結(jié)果顯示4個菌株在發(fā)酵7天后,培養(yǎng)基中葡萄糖的利用率都處于較高水平(圖2),其中2株菌的菌絲干重較野生型提高26.33%和17.85%。這兩株菌的三萜產(chǎn)量提高了32.10%和15.72%(圖3)。三個菌株搖瓶傳代5次后對其生長情況進行分析發(fā)現(xiàn),各誘變株遺傳穩(wěn)定性較好(圖4)。這些結(jié)果顯示ARTP誘變技術(shù)和MMC高通量篩選技術(shù)相結(jié)合,可以從靈芝菌株中高效篩選出生長速度快、產(chǎn)物含量豐富的優(yōu)良菌株。

 

 

 

 


 

1 靈芝G0023原生質(zhì)體致死率曲線

1 三個誘變菌株與G0023在平板生長速度

 

 

2 G0023與誘變菌株搖瓶發(fā)酵情況

 

3 G0023與誘變菌株菌絲體總?cè)飘a(chǎn)量

 

4 三個誘變菌株遺傳穩(wěn)定性分析

 



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