一株产木糖的禾谷镰刀菌及其培养方法和应用

技术领域

本发明属于功能菌开发技术领域，具体涉及一株禾谷镰刀菌JCQA13及其培养方法和应用。

背景技术

木糖是一种五碳糖，具有D-和L-两种构型，在抗癌、抗病毒、抗炎症、抗糖尿病等方面发挥着重要作用，在食品方面，木糖能改善人体的微生物环境，提高机体免疫能力。

木糖的化学合成方法有三条工艺路线，一是以2,4-O-苄烯-D-山梨醇为原料，在氧化剂的作用下经过两步制备木糖。该工艺原料成本高，有毒有害原辅料用量大，而且该反应中的氧化剂不稳定，很容易失活，收率低（仅为54%）。二是以木糖酸为底物，经钌基催化剂不对称加氢还原，但该催化剂制备成本高，回收利用困难，且反应是在氢高压下完成，所以难以实现规模化生产。三是利用酸催化剂可以将2,4-O-苄烯-木糖转化为木糖，该反应时间短，条件温和，产品收率高，但成本较高，不利于规模化生产。

因此亟需开发一种合成木糖的新方法，以解决现有技术中合成工艺压力过高，反应时间长，反应过程控制难，后处理繁琐，不易工业化的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一株产木糖的禾谷镰刀菌（Fusariumgraminearum）JCQA13及培养方法和应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一株产木糖的禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）JCQA13，所述禾谷镰刀菌JCQA13已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为CGMCC NO. 40151。

优选的，所述禾谷镰刀菌JCQA13的ITS序列如SEQ ID No.1所示。

本发明提供了上述禾谷镰刀菌JCQA13的培养方法，包括以下步骤：（1）将禾谷镰刀菌JCQA13接种至种子培养基中进行活化培养，得种子液；所述种子培养基为PDB培养基，pH值为6~7；

2）将所述种子液接种至发酵培养基进行发酵培养；所述发酵培养基为PDB培养基中加入10~15g/L木糖醇、0.1~0.2g/L CuSO

优选的，步骤（1）所述活化培养在摇床上进行，温度为25~28℃，震荡频率为200~250rpm，活化培养的时间为3~5d。

优选的，步骤（2）所述发酵培养在摇床上进行，温度为25~28℃，震荡频率为200~250rpm；所述发酵培养的时间为10~15d。

本发明还提供了上述禾谷镰刀菌JCQA13或利用上述培养方法培养得到的禾谷镰刀菌JCQA13菌体在生物合成木糖中的应用。

有益效果：本发明提供一株产木糖的禾谷镰刀菌JCQA13，菌株JCQA13的菌落如图1所示，菌落为白色，绒毛状，菌丝密集，底部呈红色。本发明所述菌株JCQA13产生木糖，木糖含量为530mg/L。使用本发明所述菌株JCQA13合成木糖，反应条件温和、工艺简单，具有一定的工业应用前景。

生物保藏

禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）JCQA13，于2022年3月23日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（简称CGMCC），保藏编号为CGMCC NO. 40151，具体保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。

附图说明

图1为禾谷镰刀菌JCQA13的菌落形态；

图2为发酵液提取纯化后的高效液相色谱图。

具体实施方式

本发明提供了一株产木糖的禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）JCQA13，禾谷镰刀菌JCQA13的保藏编号为CGMCC NO. 40151。

本发明所述菌株JCQA13菌落形态菌落初期为白色，绒毛状，菌丝密集，生长迅速，3d菌落直径可达78mm。5d后培养基背面可见有红色素生成，呈同心圆型纹路，规则变红，菌落形态如图1所示。经ITS测序，其序列优选如SEQ ID No.1所示（501bp）：TTTGATATGCTTAAGTTCAGCGGGTATTCCTACCTGATCCGAGGTCAACATTCAGAAGTTGGGGTTTAACGGCGTGGCCGCGACGATTACCAGTAACGATGTGTAAATTACTACGCTATGGAAGCTCGACGTGACCGCCAATGTATTTGGGGAGTGCAGCAGGACTGCAGCTCCCAACACCAAGCTGGGCTTGAGGGTTGAAATGACGCTCGAACAGGCATGCCCGCCAGAATACTGGCGGGCGCAATGTGCGTTCAAAGATTCGATGATTCACTGAATTCTGCAATTCACATTACTTATCGCATTTTGCTGCGTTCTTCATCGATGCCAGAACCAAGAGATCCGTTGTTGAAAGTTTTGATTTATTTGTTTTTTATACTCAGAAGTTCCACTAAAAACAGAGTTTAGGGTTCCTGCGGCGGGCCGTCCCTTTTTACGGGGCGCGGGCTGATCCGCCGAGGCAACATAAGGTATGTTCACAGGGGTTTGGGAGTTGTAAACTCGGTAATGATCCCTCCGC。

本发明提供了上述禾谷镰刀菌JCQA13的培养方法，包括以下步骤：

1）将禾谷镰刀菌JCQA13接种至种子培养基中进行活化培养，得种子液；所述种子培养基为PDB培养基，pH值为6~7；

2）将所述种子液接种至发酵培养基进行发酵培养；所述发酵培养基为PDB培养基中加入10~15g/L木糖醇、0.1~0.2g/L CuSO

本发明所述活化培养的温度优选为28℃，活化培养的时间优选为3 d。本发明在进行所述活化培养时，优选在摇床上进行，转速优选为250rpm。

本发明所述发酵培养基优选包含以下含量的原料：15g/L木糖醇、0.15g/L CuSO

本发明还提供了上述禾谷镰刀菌JCQA13或利用上述培养方法培养得到的禾谷镰刀菌JCQA13菌体在生物合成木糖中的应用。

在本发明中，所述分离纯化的方法优选包括低温结晶方法；经过高效液相色谱方法鉴定，所得发酵产物为手性化合物木糖。

下面结合实施例对本发明提供的一株禾谷镰刀菌JCQA13及其培养方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

在本发明中，如未特别说明，所用的试剂、材料和仪器均应当被理解为本领域的常规产品，可通过购买得到。

实施例1

禾谷镰刀菌JCQA13的分离筛选和鉴定

将从邢台市巨鹿县农田中随机采集的土壤样本用无菌水以1:100（W/V）稀释，涂布于筛选平板培养基，筛选平板培养基为：PDB培养基中加入5g/L木糖醇、0.16 g/L CuSO

菌落形态为菌落初期为白色，绒毛状，菌丝密集，生长迅速，3d菌落直径可达78mm。5d后培养基背面可见有红色素生成，呈同心圆型纹路，规则变红。

以ITS通用引物ITS1（SEQ ID No.2）：5’-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3’和ITS4（SEQ IDNo.3）：5’-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3进行PCR扩增，得到大小约500bp扩增产物，经测序后序列全长为501bp，将序列在NCBI 数据库中进行BLAST序列相似性比对，鉴定为禾谷镰刀菌（

实施例2

禾谷镰刀菌JCQA13的发酵培养及代谢产物检测

将4℃冰箱保藏的菌种，接种到PDA培养基平板上，28℃培养箱活化培养4 d，取一块菌饼接种于50mL PDB培养基的三角瓶中28℃，200r/min培养5d，取30mL菌液于300mL PDB培养基继续培养5d后，加入5g/L木糖醇、0.16 g/L CuSO

HPLC检测条件为：柱子：Aminex HPX-87H柱（300×7.8mm）；流动相：5mM硫酸；流速：0.5mL/min；柱箱温度：40℃；检测器：RID。木糖标准品出峰时间为11.1min左右。

实施例3

木糖的生产

在1L发酵体系中，加入5g木糖醇、0.15 g CuSO

实施例4

木糖的生产

在3L发酵体系中，加入15g木糖醇、0.45g CuSO

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。