脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)是饲料中常见的真菌毒素之一,在2007年和2008年饲料的检测报告中,该毒素的污染率分别高达95.9%和83.1%,严重影响了饲料的安全和动物的健康。在申请者以前的研究中,从土壤中分离到一株具有降解DON活性的真菌(NJA-1),经鉴定为塔宾曲霉(DQ9025790)。该菌在体外对DON的生物转化率高达94.4%。通过对降解产物的研究表明,该菌中的某些物质具有水解DON的作用,初步确定为环氧化物水解酶。本研究通过基因定位的方法在NJA-1菌中找到含有环氧化物水解酶的基因片段或降解质粒,并对该片段或质粒进行克隆,在大肠杆菌质粒中进行表达;研究不同温度,时间、pH和金属离子对酶活的影响;优化该酶的发酵条件;测定该酶对饲料中DON毒素的脱毒效果。对该酶的研究将对饲料中DON的生物脱毒提供一种新的解决途径。
deoxynivalenol(DON);degradation;epoxide hydrolases(EH);clone and expression;characters
通过提取NJA-1菌中的总RNA,用RT-PCR的方法,获得了NJA-1菌中DON降解酶的基因片段,构建原核表达载体pET-EHse和酵母表达载体pPIC9K-EHsq。通过诱导,表达了可溶性的EH蛋白。IPTG诱导pET-EHse/BL21的最佳条件为IPTG终浓度为0.4 mol?L-1,25 ℃,培养16 h,EH的量可达2.3g?L-1菌液。EH的最适pH值为7.0,在pH 6.5~7.5范围内酶较稳定;最适反应温度为35 ℃,且在4 ℃~30 ℃范围内有较好的热稳定性;有机溶剂乙腈对酶活具有促进作用;Cu2+可以显著地促进酶活,可以作为该酶的激活剂,Mn2+也可促进酶活。EH产酶的最适培养基组成为葡萄糖 10 g?L-1;玉米浆15 g?L-1;KH2PO4 1 g?L-1 ;MgSO4.7H2O 0.5 g?L-1;KCl 0.5 g?L-1。通过体外降解试验证明EH对PBS 溶液中DON的降解效率为 73.42% ~91.83%。在饲料中添加10 mg?kg-1 采用壳聚糖和海藻酸钠包被的EH能明显减轻由5mg?kg-1 DON造成的对小鼠的危害,包括生长性能、胸腺和脾脏重量、、血常规、血清生化指标、组织器官病理的变化,与DON组比较差异显著(p <0.05),而与对照组相比较差异不显著(p >0.05)。