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L-谷氨酰胺（L-glutamine，L-Gln）是构成蛋白质的20种基本氨基酸之一。作为生命体中重要的能源物质和氨基载体，其具有很高的营养价值和药理作用，被认为是目前所知道的最重要的氨基酸之一，并被称为“条件性必需”氨基酸，临床上主要用于治疗消化道溃疡及脑神经疾病，是一种极有发展前途的新药，国内外的使用量十分可观。目前生产L-谷氨酰胺主要采用微生物发酵法，而国内发酵法生产L-谷氨酰胺仍未实现大规模产业化生产，究其原因主要是国内L-谷氨酰胺生产菌的产量与发达国家如日本等还存在一定差距。针对上述现状，本文采用基因组重排技术对黄色短杆菌Brevibacterium flavum B7进行改良，旨在选育出高产、生长周期短、生产性能稳定的谷氨酰胺优良菌株。研究的主要内容及结果如下：1．以微生物遗传育种学为理论基础，以Brevibacterium flavum B7（L-谷氨酰胺产量为37.27g/L）为出发菌株，进行紫外线和硫酸二乙酯诱变及两者复合诱变处理筛选出了4株（编号为U-86、U-107、D-97、DU-12）L-谷氨酰胺产量获得一定提高、遗传性状稳定且具有甲硫氨酸亚砜（MSO）抗性的产L-谷氨酰胺突变菌，产量分别为41.78g/L、42.62g/L、41.38g/L、42.23g/L，比出发菌株产量提高了11.03%14.35%。作为下一步基因组重排的亲本。2．通过探究黄色短杆菌原生质体制备、再生和融合的影响因素，确立了黄色短杆菌原生质体制备、再生和融合的基本方法，即将黄色短杆菌培养至对数生长早期，用0.4u/mL的青霉素和2%的甘氨酸对其预处理2h，后用1mg/mL的溶菌酶于37℃下酶解12h，在此条件下原生质体形成率达到99.71%，再生率达到16.52%，再在32℃下用40%的PEG6000处理20min，此时原生质体融合率达20.69×10-5%。3．以诱变得到的4株产量提高的突变株为亲本，经过三轮基因组重排得到了一株高产L-谷氨酰胺的重排菌株F3-37，产量达48.61g/L，比原始菌株B7的L-Gln产量提高了30.42%，比亲本菌株产量提高了14.05%17.47%。后经连续传代实验证明其高产性状遗传特性比较稳定，并通过对照实验证实重组菌株的高产特性是由基因组重排引起的，而不是原生质体在制备和再生过程中发生的诱变所致。4．通过单因素实验和正交试验对重排菌株F3-37的发酵培养基及发酵条件进行了优化，确定了较优发酵培养基组成为：葡萄糖140g/L、KH2PO42.5g/L、MgSO4·7H2O0.5g/L、MnSO4·H2O10mg/L、ZnSO4·7H2O1.0mg/L、CuSO4·5H2O1.0mg/L、硫胺素1.0mg/L、玉米浆20mL/L、（NH4）2SO480g/L、CaCO360g/L；初步确定最佳发酵条件为：培养温度32℃，初始pH值7.0，接种量12%，装液量25mL/250mL，摇床转速110r/min。在此条件下，发酵周期为44h，重排菌株的L-谷氨酰胺产量达到53.24g/L，比优化前提高了9.52%。