摘要
集胞藻PCC6803是单细胞蓝藻，能进行光合自养生长，也能利用葡萄糖进行混养、异养生长，可利用硝酸盐和亚硝酸盐作为氮源。工业生产所释放的烟气中，氮氧化物(NOx)是形成雾霾的元凶之一。NOx可与水反应形成硝酸根和亚硝酸根，被蓝藻利用。基于此，本研究试图利用集胞藻PCC6803构建将硝酸盐转化为氨基酸的藻株，将来可用于工业废气的生物脱硝。 由于精氨酸含4个氮原子，本研究首先试图以集胞藻利用硝酸根合成精氨酸。对集胞藻精氨酸分解途径上4个酶的编码基因，即精氨酸脱氢酶(Slr0782)、精氨酸脱亚胺酶(Sl11336)、蓝藻颗粒体合成酶(CphA)以及碱性氨基酸转运体(BgtB)的基因，进行逐个敲除，获得了一突变株△H、二突变△M、三突变△CMH、四突变△BCMH藻株。接着在四突变的基础上对合成途径中的2个酶——精氨琥珀酸合成酶（ArgG）、精氨琥珀酸裂解酶（ArgH）基因进行过表达，得到了过表达株△BCMH/PrbcL-argGH。每OD值过表达株△BCMH/PrbcL-argG细胞的胞外精氨酸产量为0.34±0.052mg L-1OD730-1。 作者进一步检测了在混养条件下不同C/N比值对氨基酸产量的影响，发现在NaNO3和葡萄糖分别是12g L-1和7gL-1条件下，每OD值二突变株△MH细胞的胞外精氨酸和胞外总的氨基酸产量都达到最高，分别是13.19±0.821mg L-1OD730-1和77.5±1.58mg L-1OD730-1，胞外产酸速率达到52.05±1.61mg L-1d-1，硝酸盐消耗达到0.51±0.016g L-1d-1。与其他藻株相比，该藻株胞外总的氨基酸产量在不同糖浓度下都是最高的。本研究表明，敲除氨基酸转运体并不是分泌氨基酸的必要条件，调节发酵营养中的碳氮比可以大幅提高氨基酸产量，并使其分泌到发酵液中。
NETL