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雄烯二酮高产菌株的诱变育种及发酵性能研究的开题报告

一、选题背景和研究意义

雄烯二酮是一种重要的合成药物中间体，在药物及化妆品等领域具有广泛的应用。目前，工业生产雄烯二酮的方法主要是化学合成，该方法存在化学品污染问题且成本较高，因此寻找生物法生产雄烯二酮成为研究的热点之一。利用微生物发酵生产雄烯二酮的方法，具有易于控制、环境友好等优点。因此，对于雄烯二酮高产菌株的诱变育种及发酵性能研究具有重要的现实意义和应用前景。

二、研究目标和内容

本研究主要以雄烯二酮高产菌株的诱变育种及发酵性能研究为目标，通过微生物基因技术和发酵工程的手段，选育高产雄烯二酮的菌株，并深入研究该菌株的生长特性、代谢途径、发酵条件等方面，为其在工业化生产中的应用提供参考。

具体内容如下:

1.对已有的雄烯二酮高产菌株进行筛选和鉴定。

2.采用化学诱变、物理诱变等方式对菌株进行诱变处理。

3.对诱变后得到的菌株进行高效筛选。

4.对筛选出的高产菌株进行发酵性能研究，如代谢途径、生长特性等等。

5.优化发酵条件，提高雄烯二酮产量。

6.对比分析选育菌株和原菌株的差异性，深入理解高产菌株提高雄烯二酮产量的机理。

三、技术路线

本研究采用如下技术路线：

1.以现有雄烯二酮高产菌株为基础，进行化学诱变、物理诱变等处理，筛选出产量高的突变菌株；

2.进行高效筛选，得到雄烯二酮高产菌株。

3.通过代谢途径、生长特性等方面的研究，探究高产菌株的机制。

4.优化发酵条件，提高菌株雄烯二酮产量。

五、研究预期结果

1.筛选到高产雄烯二酮的菌株。

2.发现和理解高产菌株提高雄烯二酮产量的机制。

3.建立高效的发酵工艺，提高雄烯二酮的产量。

4.为工业上推广应用提供依据和参考价值。

六、研究方法与实验设计

1.菌株选育与诱变处理：采用EMS（乙酰基甲基硫脲）和紫外线等物理化学方法处理菌株，筛选分离出高产菌株。

2.密闭型发酵罐发酵：采用密闭型发酵罐进行发酵，研究不同条件下雄烯二酮产量的变化。

3.酶促法检测雄烯二酮含量：使用高效液相色谱技术和酶促法对雄烯二酮含量进行检测。

4.数据分析：对实验数据进行处理和分析，找出变化的规律、优化条件，提高生产效益。

七、研究计划和进度安排

1.第一年：完成菌株选育与诱变处理方案设计，通过EMS、UV等方法诱变突变菌株，筛选出高产雄烯二酮的菌株并观察生物学特征；

2.第二年：分离高产突变菌株的基因组，并通过代谢通路分析商议，揭示高产机理；

3.第三年：探索最适合雄烯二酮发酵生产的条件，如温度、pH值、营养物质等，优化发酵工艺，提高雄烯二酮的产量；

4.第四年：对比分析选育菌株和原菌株的差异性，深入理解高产菌株提高雄烯二酮产量的机理。

八、参考文献

1.Khan,S.,Naz,S.,Bashir,S.(2017).Advancesinthemicrobialdegradationof4-androstene-3,17-dione(ADD)and5α-androstane-3,17-dione(AD)asmodernandrostenesforsteroiddrugandhormonalapplications.Journalofmicrobiologyandbiotechnology,27(10),1795-1815.

2.Zhang,Z.,Du,G.,Chen,J.(2016).Microbialconversionofsterolsandtheirderivatives.Journalofmicrobiologyandbiotechnology,26(3),391-404.

3.Srivastava,P.,Kapoor,R.(2016).Advancesinmetabolicengineeringofmicrobialfactoriesfortheproductionofplantderivednaturalproducts.Criticalreviewsinbiotechnology,36(3),526-539.

4.Gao,L.,Mu,W.,Lu,Z.,Liang,J.,Wang,J.(2016).Microbialtransformationofsterolsandtheirapplications.Steroids,107,60-73.

5.Shao,M.,Luo,Y.C.,Song,X.Y.,Zhuang,Y.P.(2017).Biosynthesiso