吲哚培养基的应用

背景^[1-3]

吲哚培养基是一种常用生化培养基，主要用于细菌靛基质试验，亦称色氨酸肉汤(SN标准)。配方(g/L)：胰酪蛋白胨10.0；氯化钠5.0；L-色氨酸0.5；pH值7.3-7.5，25℃。

靛基质（Indole）试验是指吲哚与对二甲基氨基苯醛结合，形成玫瑰吲哚，为红色化合物。靛基质试验用来检测吲哚的产生，可用于肠道杆菌的鉴定。

原理：某些细菌能分解蛋白胨中的色氨酸，生成吲哚。吲哚的存在可用显色反应表现出来。吲哚与对二甲基氨基苯醛结合，形成玫瑰吲哚，为红色化合物。

吲哚培养基

实验方法：将待试纯培养物小量接种于试验培养基管，于36±1℃培养24h时后，取约2ml培养液，加入Kovacs氏试剂2~3滴，轻摇试管，呈红色为阳性，或先加少量乙醚或二甲苯，摇动试管以提取和浓缩靛基质，待其浮于培养液表面后，再沿试管壁徐缓加入Kovacs氏试剂数滴，在接触面呈红色，即为阳性。

实验证明靛基质试剂可与17种不同的靛基质化合物作用而产生阳性反应，若先用二甲苯或乙醚等进行提取，再加试剂，则只有靛基质或5-甲基靛基质在溶剂中呈现红色，因而结果更为可靠。

应用^[4][5]

用于吲哚降解菌株的筛选、功能基因表达及共培养特性研究

以提高吲哚降解效率为出发点,通过优化环境因素、培养基组分、外源表达功能基因以及构建共培养体系等方法,旨在开发更加高效的菌株及其酶资源,并提高生物法降解吲哚的效率。

主要研究内容如下:从土壤中分离出一株吲哚降解菌YBY,经16S序列鉴定为产碱杆菌属（Alcaligens sp.）。菌株YBY能够耐受高浓度的盐离子,并且能以苯酚、2-吲哚酮、苯甲酸等为唯一碳源进行生长。菌株生长和降解吲哚的条件是:pH=6.77,转速150 r/min。当加入一定浓度的金属离子和其他外源营养物质时,会降低吲哚的去除率。

利用液相色谱/飞行时间/质谱联用（LC/TOF/MS）对菌株代谢吲哚的产物进行分析,推测可能的代谢途径是吲哚羟化成吲哚酚,吲哚酚二聚成靛蓝或者被氧化成靛红,靛红进一步转化成龙胆酸,是吲哚好氧降解的三大主流路径之一。利用高通量测序技术对菌株YBY的基因组进行分析,基因组全长为4.3 Mb,有11个contig,GC含量为56.63%,基因组中还含有与苯甲酸、甲苯、水杨酸和龙胆酸代谢相关的基因。

通过与已知的吲哚加氧酶序列进行比对,在菌株YBY中发现了一个吲哚加氧酶基因簇,在菌株IDO3中发现了两个吲哚加氧酶基因簇,并且与已报道的吲哚加氧酶有大于40%的相似性,推测其能催化吲哚氧化的步。

然后用同源重组和双酶切的方法对其中的吲哚加氧酶双组分进行外源表达。DNA电泳、SDS-PAGE以及测序技术证明了重组菌6170成功构建。通过对重组菌6170合成靛蓝的环境因素和培养基组分进行优化,最终靛蓝产量为363 mg/L。

将实验室前期分离得到的吲哚高效降解菌与菌株Alcaligenes sp.YBY构建共培养体系,发现共培养体系相较于单菌体系有更高的吲哚降解效率,且在50-200 mg/L之间,随着浓度的增加,这种差距逐渐明显。

参考文献

[1]Characterization and functional gene analysis of a newly isolated indole-degrading bacterium Burkholderia sp.IDO3[J].Qiao Ma,Ziyan Liu,Bingyu Yang,Chunxiao Dai,Yuanyuan Qu.Journal of Hazardous Materials.2018

[2]Use of bacterial co-cultures for the efficient production of chemicals[J].J Andrew Jones,Xin Wang.Current Opinion in Biotechnology.2018

[3]Degradation of pyridine and quinoline in aqueous solution by gamma radiation[J].Libing Chu,Shaoqing Yu,Jianlong Wang.Radiation Physics and Chemistry.2018

[4]Engineered monoculture and co-culture of methylotrophic yeast for de novo production of monacolin J and lovastatin from methanol[J].Yiqi Liu,Xiaohu Tu,Qin Xu,Chenxiao Bai,Chuixing Kong,Qi Liu,Jiahui Yu,Qiangqiang Peng,Xiangshan Zhou,Yuanxing Zhang,Menghao Cai.Metabolic Engineering.2018

[5]杨冰玉.吲哚降解菌株的筛选、功能基因表达及共培养特性[D].大连理工大学,2020.