八角内生真菌Lasiodiplodia sp.BJEF32对天然丙烯基苯类化合物的生物转化及其酶学机制研究

Due to the relationship of long-term coexistence, endophytes have unique advantages on the biotransformation of plant secondary metabolic products and analogs. Propenylbenzenes and its derivatives have been widely used in food, pharmaceutical and agricultural fields. With the increase of peoples' healthy and environment consciousness, the biotransformation of propenylbenzenes have been paid attention to more and more. However, it needs more adequate research in microorganism screening, biotransformation mechanism and subtrate diversity. In this project, endophytic fungi Lasiodiplodia sp. BJEF32 isolated from Illicium verum, which has been screened for biotransformation of trans-anethole into 4-methoxyl-3-hydroxybenzoic acid, will be used for the biotransformation of trans-anethole. Conditions, pathway, enzymatic mechanism and substrate diversity of the biotransformation reaction will be studied in depth. The research results could provide new thinkings and ways for the comprehensive utilization of natural resources with regional features, complement and perfect the theory of biotransformation of propenylbenzenes by microorganisms.

植物内生菌与宿主植物长期共存或互存使其在宿主植物次生代谢产物及其结构类似物微生物转化领域中具有独特的优势。天然丙烯基苯类化合物及其衍生物在食品、医药、农业等领域得到广泛的应用。随着人们健康、环保意识的不断增强，丙烯基苯类化合物的微生物转化得到人们的重视。但现有研究在菌株的筛选、转化机制及底物多样性方面还存在较大的不足。本项目拟采用前期分离筛选出的可转化反式茴脑生成异香兰酸的八角内生真菌Lasiodiplodia sp. BJEF32为目标菌株，以广西特色天然香料反式茴脑为模式代表底物，研究该菌株转化天然丙烯基苯类化合物的条件、转化途径、酶学机制及其底物多样性，以期揭示该菌株转化天然丙烯基苯类化合物的转化机制。项目研究成果在实际应用方面可为我国区域特色天然资源的深加工利用提供新的思路和途径，在理论方面有助于补充、完善丙烯基苯类化合物生物转化理论。

八角是广西的特色香料植物，其被广泛应用于食品、医药等领域。本课题对八角内生真菌对反式茴脑等天然香料的生物转化性能进行了研究，主要成果如下：.采用单因素试验方法考察了转化条件和细胞培养条件对八角内生真菌L. pseudotheobromae BJEF32转化反式茴脑合成异香兰酸的影响。在最佳条件下，异香兰酸的产率为62%，转化液中异香兰酸的浓度达1.03 g/L。酶学实验和中间产物转化实验结果表明，八角内生真菌L. pseudotheobromae BJEF32转化反式茴脑合成异香兰酸的可能途径为：反式茴脑→反式茴脑环氧化物→反式茴脑二醇→茴香醛/茴香醇→茴香酸→异香兰酸。底物多样性研究结果表明该菌株可按类似的机理转化丁香酚和异丁香酚。.采用单因素试验方法优化八角内生真菌N. oryzae BGEF13转化反式茴脑合成茴香醇的条件。在优化条件下，茴香醇的产率达42%左右，转化液中茴香醇的浓度达1.16 g/L。酶学实验和中间产物转化实验结果表明，八角内生真菌N. oryzae BGEF13转化反式茴脑合成茴香醇的可能途径为：反式茴脑→反式茴脑环氧化物→反式茴脑二醇→茴香醛→茴香醇/茴香酸。.从八角内生真菌中筛选获得一株新壳梭孢菌Neofusicoccum parvum BYEF07，它能催化苯乙酮高选择性还原合成手性化合物1-苯乙醇，产物以R-(+)-1-苯乙醇为主。在上述条件下，1-苯乙醇的摩尔转化产率达85%，转化液中1-苯乙醇的浓度达1.55 g/L，R-(+)构型的ee值可达99%。八角内生真菌N. parvum BYEF07细胞催化苯乙酮不对称还原生成1-苯乙醇的过程中存在底物抑制和产物抑制效应。采用Han-Levenspiel模型拟合得底物抑制反应模型中的各参数为：Vsm=0.082 mmol/(L•g•h)，Ks=4.24 mmol/L，Sc=95 mmol/L，n=1.45；产物抑制反应模型中的各参数为：Vpm=0.051 mmol/(L•g•h)，Pc=146 mmol/L，m=1.28。