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对羟基苯甲酸(4HBA,4-Hydroxybenzoate)是一种用途广泛的有机合成原料,主要用于液晶聚合物和对羟基苯甲酸酯类的合成;对羟基苯甲酸酯类是使用最多的防腐剂,应用于化工、食品、化妆品、医药等领域。现行的对羟基苯甲酸生产工艺是从石油成分合成而得,整个合成工艺必须在高温高压下进行,消耗大量的能源,而且生产过程中有环境污染物苯酚的生成,目前利用可再生资源生物合成对羟基苯甲酸及其衍生物是解决环境污染和资源枯竭的必经之路。本课题组从海洋环境中分离出的微泡菌Microbulbifer sp.A4B-17菌株经过初步的调查研究发现它有天然合成对羟基苯甲酸及其酯类的功能。为了将该菌株改造成一个工业菌株,我对其基因组,关键基因的表达,次级代谢产物分析等做了一系列研究。本研究首先以无机培养基作为基础培养基,调查了A4B-17菌株对碳源的利用情况和对羟基苯甲酸合成量。研究发现A4B-17菌株在10种(葡萄糖、果糖、木糖、甘油、蔗糖、甘露醇、阿拉伯糖、半乳糖、海藻酸、丙酮酸)不同唯一碳源培养基上都可以生长,对羟基苯甲酸的合成量在10μmol/L左右,其中以蔗糖为唯一碳源时对羟基苯甲酸合成量最多为19μmol/L,以甘油为碳源时对羟基苯甲酸合成量最少为2μmol/L。为了阐明A4B-17菌株的次级代谢产物合成机制对其进行了基因组测序和注释,发现A4B-17菌株中不含质粒,只有一个染色体,大小为5,040,512 bp,GC含量为48.73%,共预测出4,766个基因。A4B-17菌株拥有3条糖降解途径:EMP途径,HMP途径和ED途径。在基因组信息中推测出一个完整的莽草酸途径,它是合成芳香族化合物的重要途径。本研究对这些途径上的关键基因利用反转录PCR法进行了分析,这些关键基因是参与葡萄糖的转运、葡萄糖的代谢、3-脱氧-D-阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸(DAHP)的合成、对羟基苯甲酸的合成和对羟基苯甲酸酯类物质的合成。研究表明这些关键基因都得到了表达,说明基因组预测的代谢途径具备生理功能。最后在培养A4B-17菌株过程中添加各种醇类物质(甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇)后,对羟基苯甲酸合成量减少而其相应的对羟基苯甲酸酯类物质的合成量明显增大,说明对羟基苯甲酸酯类的合成是对羟基苯甲酸和醇类缩水反应后而得,该反应由羧酸酯酶催化,在基因组中编码羧酸酯酶的相应基因也存在。综上所述本研究阐明了A4B-17的碳源利用及次级代谢产物的合成状况;对基因组进行了测序和注释;预测了相关代谢途径;调查了各种因素对次级代谢产物合成量的影响。这些研究为把该菌株开发成一个工业微生物奠定了基础。