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全球最高酶活的褐藻胶裂解酶成功投产

来源:农资市场网 时间:2020年02月15日

分享: 标签: 汉和生物

摘要:2020年1月18日,南宁汉和生物在中国科学院天津工业生物技术研究所(简称中科院天津工生所)朱玥明和陈朋两位博士的指导下,全球最高酶活的褐藻胶裂解酶成功投产。

201712月份汉和生物与中科院天津工生所合作开发褐藻胶裂解酶项目,采用合成生物学技术构建基因工程菌,通过先进的发酵工艺产褐藻胶裂解酶

2020年1月18日,南宁汉和生物在中国科学院天津工业生物技术研究所(简称中科院天津工生所)朱玥明和陈朋两位博士的指导下,全球最高酶活的褐藻胶裂解酶成功投产。

中科院天津工生所以中科院“一三五”规划为核心,围绕工业蛋白质科学与生物催化工程、合成生物学与微生物制造工程、生物系统与生物工艺工程三大研究领域,建设有工业酶、微生物工程国家重点实验室等创新平台,拥有先进的技术装备体系。

2019年底,由中科院天津工生所牵头,中国科学院与天津市政府投资50亿的“国家合成生物学技术创新中心”核心研发基地启建。

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汉和生物是国内排名前列的新型肥料企业,2016年新三板挂牌上市,强大的生物刺激素、微生物菌剂研发生产能力,世界上较为先进的智能化液体肥生产线,新三板上市新型肥料行业净利润排名第一。

汉和生物研发中心于2012年建成,下设植物营养研发室、合成生物学研究院、分子生物学研究室、植物生理机制研究室、检测室等。先进的仪器设备:全自动酶标仪、超声波细胞破碎仪、脱色摇床、Life Eco梯度PCR扩增仪、核酸/蛋白电泳系统、高速大型冷冻离心机、-80度冰箱、数十台摇床、9台全自动实验发酵罐、根系扫描仪、原子吸收、全自动凯氏定氮仪等近60台仪器设备。同中科院天津工生所、江南大学、中国农科院菌种保藏中心等国内外知名院校紧密合作,研发投入及研发水平处于国际领先地位。

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2020年1月18日投产的褐藻胶裂解酶 酶活>20000U/ml(见下表),远超所有研究机构和企业报道值(其他机构报道酶活值在400-1200U/ml之间)。汉和生物发酵生产的褐藻胶裂解酶稳定性高,在pH 5-10的范围内保持稳定,具有极强的靶向催化功能,能高效降解海藻及海藻酸盐,可广泛用于制取褐藻寡糖、富含褐藻寡糖的高活性海藻提取液。汉和生物酶活>20000U/ml的褐藻胶裂解酶是目前报道的最高水平,具备较强工业化应用的产品。

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(全自动酶标仪检测褐藻胶裂解酶活力)

褐藻胶(即通常提到的海藻酸)是褐藻细胞壁的填充物质,是一种多糖类的胶,由甘露糖醛酸和古罗糖醛酸结合而成的直链线性嵌段型高分子聚合物,其相对分子质量在104-106D之间,不易被植物直接快速吸收,经降解为低分子量的褐藻寡糖后方可被植物快速吸收。

褐藻寡糖是植物体内重要的信号分子,可促进植物的生长,提高植物对病害的抵抗力,增强植物对环境的适应能力,提高作物产量和品质。汉和生物利用最高酶活的褐藻胶裂解酶,此方法具有较强的特异性,提取效率较高,反应条件较温和,降解过程容易控制,产品安全稳定,褐藻寡糖高纯度、高活性。

近年来,褐藻寡糖在细胞识别、信息传导、神经退行性疾病预防等方面取得了较好的研究进展,在药物研制、功能食品开发、绿色农业等领域具有广阔的开发前景。

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制备褐藻胶裂解酶高效表达的菌株种子液(操作人:中科院天津工生所陈朋博士)

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发酵法制备褐藻胶裂解酶中试试



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菌体形态镜

 

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线性海藻多糖相互交织布缠绕、各糖单元间及糖与水分子间的氢键作用,使得海藻多糖和富含海藻多糖的藻体原浆非常粘稠。

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褐藻胶裂解酶高效定向酶切多糖中的糖苷键,使交织缠绕的线性多糖变为自由活动的寡糖片段分散到水中,粘度降低,流动性增强。

(小科普:粘稠的海藻肥是未被降解活化的初级海藻原料,低粘度的海藻提取物才是黑科技的产物)


褐藻寡糖在农业中的功效报道

一、提高作物的抗逆能力

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实验方法:将西红柿幼苗浸泡在0.6mol/L的PEG-6000中6小时,然后在叶片上施用不同浓度的褐藻寡糖。

评价方法:检测生物量、电解质、丙二醛、游离脯氨酸、总水溶糖、ABA、CAT、SOD、POD、PAL变化情况。

结果:褐藻寡糖处理通过降低电解质外流和和MDA含量,提高游离脯氨酸、总可溶解糖和诱抗素含量,提高CAT、SOD、POD、PAL活性,提高了番茄幼苗抗旱能力。

 

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Liu et al. Plant Physiol Biochem 62 (2013) 33-40

文献报道了褐藻褐藻寡糖显著提高聚乙二醇模拟的干旱胁迫下小麦幼苗的根长、鲜重和相对含水量,提高抗氧化酶活性,显著降低丙二醛含量。褐藻寡糖可能作为一种强力植物激发子,通过调节ABA依赖的信号通路,从而增强了小麦生育期的抗旱性。

 

二、 促进作物生长

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文献报道了褐藻寡糖通过介导生长素促进水稻根系发育。

褐藻寡糖诱导水稻生长素相关基因表达,加速生长素的生物合成和转运,降低水稻IAA氧化酶活性。此举使IAA浓度提高37.8%。

褐藻寡糖能够增加生长素相关基因的表达,促进地上部IAA的合成和运输,使得更多的IAA向根系运输,从而促进根系生长.


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三、提高品质、增加产量

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褐藻寡糖可促进养分吸收、激活与生长发育相关的酶类,促进叶绿体对光能的吸收和转化,加快碳氮代谢进程此外,还通过调控内源激素的水平及其平衡来加快植物细胞的分裂和伸长,促进根系的生长和养分吸收,最终表现为产量的增加和品质的改善。

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  • 编辑:《农资与市场》杂志社

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