飞秒激光诱变达托霉素高产菌株技术及其机理研究

本课题组将开展飞秒激光诱变达托霉素高产菌株的研究，重点考察波长、能量密度、功率密度、辐射时间和辐射样品区的光斑尺寸等激光参数对飞秒激光诱变达托霉素菌株的影响，研究飞秒激光诱变达托霉素菌株的酶激活和酶催化位点反应，揭示达托霉素菌株新的新陈代谢规律，获得最佳的飞秒激光诱变达托霉素高产菌株新技术；从更深层次、更复杂角度开展飞秒激光诱变达托霉素关键酶、DNA等生物分子的能级系统及DNA等三维空间构象的微观机理、飞秒激光诱变达托霉素菌株ATP能量传递过程的量子微观机理、飞秒激光诱变达托霉素菌株生物系统量子熵的演化过程等新机理及其新模型的研究。将飞秒激光诱变技术，系统生物学和代谢工程相结合，率先构建出具有我国独立知识产权的高产达托霉素工程菌株。

运用达拖霉素菌系统生物学基本方法，结合飞秒激光诱变达拖霉素菌技术，结合关键酶活测定和动力学参数测定，开展飞秒激光诱变达拖霉素菌激株的激光波长、能量密度、功率密度、辐射时间和辐射样品区的光斑尺寸等激光参数对飞秒激光诱变达拖霉素菌株效果的影响，获得最佳的飞秒激光诱变达拖霉素菌株新技术。通过瞬态高能光子的飞秒激光诱变来优化目的基因，使其更多的代谢流流向达托霉素的生物合成。研究了飞秒激光诱变达托霉素菌株的酶激活和酶催化反应机理，揭示了达托霉素菌株的新陈代谢规律，通过基因测序仪对飞秒激光诱变达托霉素菌株进行基因序列测定和遗传标记测定，发现基因突变情况，获得最佳的飞秒激光诱变达托霉素高产菌株。高产菌株在7.5L发酵罐其产量从31.7g/L提高了56.3%，达到49.4g/L，而转化率达到0.56（g富马酸/g葡萄糖），比原始菌提高了36.6%。同时通过飞秒激光诱变ATP能量传递过程的分析，揭示光子诱变调控相关酶的基因激活机理，并首次建立了飞秒激光诱变微观量子机理模型。