L-异亮氨酸生产菌株的构建及发酵条件优化的任务书.docx

L-异亮氨酸生产菌株的构建及发酵条件优化的任务书
任务书
一、任务背景
L-异亮氨酸（L-isoleucine，以下简称Ile）是一种重要的蛋白质营养元素，对于人体正常生长、发育和免疫功能维持具有重要作用。目前，Ile主要通过化学合成或从天然产物中提取而得。但由于化学合成过程中产生的副产品摄入人体会有潜在风险，同时天然产物提取成本过高，因此，利用微生物生物反应合成L-异亮氨酸因其绿色、环保、高效的特点，已成为Ile生产的主要途径。
目前，已经发现许多微生物能够生产Ile，如大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、窄螺菌等。其中，大肠杆菌抗性强，发酵过程相对简便，成为Ile生产菌株的重要来源。由于微生物Ile生产过程涉及复杂的调控机理，因此需要寻找更为高效的Ile生产菌株，并优化其发酵条件。
二、任务描述
1.构建L-异亮氨酸高产菌株：通过对已有的大肠杆菌菌株进行改造或筛选，构建出稳定、高产、抗污染的Ile生产菌株。
2.发掘L-异亮氨酸合成途径：研究Ile生物合成中各关键酶的表达及调控机理，并利用现代生物技术进行相应基因的克隆和调控。
3.优化发酵条件：通过改良发酵培养基组成、调整发酵条件（如温度、pH值、通气量等），提高产菌量和Ile产量。
三、任务计划
任务时间：6个月
1.第1-3个月
（1）收集相关文献资料，初步掌握微生物Ile生产的基本原理和已有的发酵条件优化研究。
（2）进行大肠杆菌菌株的筛选或改造，选出高产、稳定的Ile生产菌株。
（3）研究Ile生物合成中各关键酶的表达及调控机理，克隆和调控相关基因。
2.第4-6个月
（1）基于以上实验结果，改良发酵培养基组成，优化发酵条件，并进行Ile发酵实验。
（2）测定Ile产量及酶学活性，根据结果评价筛选或改造后的菌株和优化后的发酵条件。
（3）总结实验结果，撰写实验报告。
四、任务要求和评价指标
1.构建L-异亮氨酸高产菌株，菌株稳定、抗污染，Ile产量较高。
2.发掘L-异亮氨酸合成途径，酶学活性得到提高。
3.优化发酵条件，产量及酶学活性有明显提高。
4.实验报告规范，结果分析合理，评价客观。
五、参考文献
1.HuG,ZhengG,ZhangY,etal.EnhancedisoleucineproductioninCorynebacteriumglutamicumthroughCRISPR/dCas9-mediatedtranscirptionalactivationofilvAgene[J].SyntheticandSystemsBiotechnology,2017,2(1):50-57.
2.JayaramanK,SinghN,KokkiligaddaA,etal.MetabolicengineeringofEscherichiacoliforenhancedproductionofL-isoleucine[J].AppliedBiochemistryandBiotechnology,2010,162(3):757-770.
3.ChenZ,LiuD.Isoleucinemetabolisminbacteria:Functions,regulation,andapplicationinthedevelopmentofantimicrobialagentsandbiochemicalcontrols[J].AppliedMicrobiologyandBiotechnology,2018,102(3):1065-1074.