重离子束辐照诱发阿维菌素生物代谢功能变化的机理研究；

Avermectins are a group of secondary metabolites fermentation products from Streptomyces avermitilis. It is known to be excellent anthelmintic agents with a good potency and broad spectrum of activity against a variety of nematode and anthropod parasites and a low level of side-effects on the host organism. Therefore, the breeding of high titers of bacteria is the focus of competition in the fermentation industry. It has affirmed that heavy ion beam is the effective method on breeding and cultivating new strains of high conversion rate of fermentation. This project are studied in the original strain（3800μg/ml）and the high-product strains (5200μg/ml) mutated by heavy ion irradiation. Mutations point and the mutant gene induced by heavy ion beam impact on biological metabolism of Streptomyces avermitilis are studied at the molecular level.It will explore that the impact on avermectin biological metabolism of the change in avermectin key synthetic genes and their expression. Through this research reveals that mechanism of change metabolic function on avermitilis induced by heavy ion beam irradiation.This study will provide a basis for genetically modified and site - directed mutagenesis to transform S. avermitilis, and lay the foundation for the guidance of the heavy ions in the microbial field.

阿维菌素是由阿维链霉菌分泌的一种次级代谢产物，是迄今发现的高效、广谱、易降解、无残留、有效期长的生物杀虫杀螨剂之一。阿维链霉菌普遍存在发酵效价低，阿维菌素生产成本较高，限制了该生物农药的广泛使用。因此，选育高效价的菌种是发酵行业竞争的焦点。目前利用重离子束辐照选育微生物菌株，培育高转化率的发酵新菌种，已显示出明显的优势。本项目以重离子辐照选育的高效价阿维链霉菌株（效价5200μg/ml）和原始菌株（3800μg/ml）为研究对象，从分子水平研究重离子束诱发的突变点、突变基因对阿维链霉菌生物代谢影响，探讨阿维菌素关键合成基因突变及其表达变化对阿维菌素生物代谢的影响。通过本研究揭示碳离子束辐照引起阿维链霉菌代谢功能变化的机理,为基因修饰、定点基因突变改造阿维链霉菌提供依据，指导离子束诱变高产微生物菌种的选育。

阿维菌素是由阿维链霉菌产生一种次级代谢产物，是广泛应用在兽药、农药领域的抗寄生虫药。提高生产菌株的发酵效价是阿维菌素生产行业的关键技术问题。本项目利用在现有工作基础上辐照诱变选育的高产阿维链霉菌株和原始菌株（对照）为研究对象，从分子水平研究重离子束诱变的阿维菌素关键合成及调控基因突变点、突变基因对阿维菌素生物代谢的影响。探讨阿维菌素关键合成基因突变及表达变化与阿维菌素生物合成代谢变化的关系,揭示重离子辐照阿维链霉效价提高机理。指导离子束诱变高产微生物菌种的选育，为重离子在微生物领域应用奠定基础。.1.阿维菌素生产过程中的代谢研究.通过对原始菌株和诱变高产菌株147、HS在发酵各阶段阿维菌素八种组分及发酵液中pH值、菌体浓度，发酵液中总氮、总糖含量测定。结果表明：诱变高产菌株147、HS产生的有效活性成分B1a和B1b组份高于原始菌株；高产菌株，阿维菌素合成代谢强于原始菌株。.2.阿维链霉菌生物合成关键基因差异性研究.分别对原始菌株以及高效价菌株147、HS的C、D、I、R基因设计引物、PCR扩增并进行测序对比分析，发现高效价突变菌株经过碳离子束诱变，核酸发生碱基突变，碱基缺失，碱基置换等现象。aveC、aveD、aveR基因中的单个碱基或者几个碱基的突变、缺失或置换不足以引起整个基因转录表达的改变，而I基因的部分片段缺失可能导致了147、HS效价的提高。.3.阿维链霉菌可溶性蛋白差异性研究.通过对阿维链霉菌可溶性蛋白的双向电泳条件的优化，最后对AO、147、HS的可溶性蛋白的双向电泳图进行分析，AO、147、HS分别含有蛋白质点345、418、591个，说明诱变高产菌株的蛋白质点明显高于原始菌株。 研究表明辐照引起的核酸序列的改变导致基因转录水平与蛋白表达水平的改变。.重离子束辐照诱变阿维菌素含量提高的机理：诱变导致负调控基因aveI部分片段的缺失，引起阿维链霉菌合成代谢过程中蛋白质表达上调，从代谢水平影响阿维菌素的生物合成，提高了阿维菌素B1a含量。