常壓室溫等離子體誘變選育類胡蘿卜素高產(chǎn)菌株及其性質(zhì)研究

金瑋玥宋明凱矯文豪江凌李霜徐嫻

（1.南京工業(yè)大學生物與制藥工程學院 材料化學工程國家重點實驗室，南京 211816；2.南京工業(yè)大學食品與輕工學院，南京 211816）

常壓室溫等離子體誘變選育類胡蘿卜素高產(chǎn)菌株及其性質(zhì)研究

金瑋玥1宋明凱1矯文豪1江凌2李霜1徐嫻1

（1.南京工業(yè)大學生物與制藥工程學院 材料化學工程國家重點實驗室，南京 211816；2.南京工業(yè)大學食品與輕工學院，南京 211816）

采用新型常壓室溫等離子體（Atmospheric and room temperature plasma，ARTP）誘變產(chǎn)類胡蘿卜素菌株Deinococcus wulumuqiensis R12，通過深孔培養(yǎng)板進行高通量篩選，并結(jié)合菌株類胡蘿卜素含量復篩獲得突變菌株M1。與出發(fā)菌株相比，突變菌株M1的類胡蘿卜素含量檢測為612 μg/g 細胞干重（Dry cell weight，DCW），是出發(fā)菌株類胡蘿卜素含量（212 μg/g DCW）的2.8倍，且遺傳性穩(wěn)定；突變菌株M1類胡蘿卜素的高鐵離子還原能力（OD700=0.52）高于出發(fā)菌株類胡蘿卜素的高鐵離子還原能力（OD700=0.34），且M1的類胡蘿卜素對DPPH自由基清除率為33.33%高于出發(fā)菌株類胡蘿卜素的清除率（23.09%），結(jié)果顯示突變菌株M1具有更強的抗氧化能力；在相同γ輻射與UV輻射劑量下突變菌株M1具有比出發(fā)菌株更高的存活率。研究表明突變菌株M1在類胡蘿卜素產(chǎn)量、菌株抗氧化性能及抗輻射性能方面均優(yōu)于出發(fā)菌株D. wulumuqiensis R12。

常壓室溫等離子體；類胡蘿卜素；誘變；抗氧化性

類胡蘿卜素是一類重要的天然色素的總稱，普遍存在于動物、高等植物、真菌、藻類中的黃色、橙紅色或紅色的色素之中，具有抗氧化、抑制突變、降低核酸損傷、減少心血管疾病及預防癌癥等多種保健功能［1，2］。目前利用發(fā)酵法生產(chǎn)天然類胡蘿卜素的微生物有霉菌、細菌和酵母等［3-5］。耐輻射奇異球菌Deinococcus wulumuqiensis R12是一種紅色、不產(chǎn)孢子、非致病性的球菌，對電離輻射、干燥、紫外線、各種DNA損傷以及強氧化劑具有較強的抗性，其細胞膜富含的大量類胡蘿卜素是脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、多糖的抗氧化劑，因而耐輻射奇異球菌具有較強的抗氧化能力［6-8］。因此，開發(fā)利用耐輻射奇異球菌進行發(fā)酵生產(chǎn)類胡蘿卜素具有重要的價值。

常壓室溫等離子體（Atmospheric and room temperature plasma，ARTP）育種技術(shù)是近年來興起的一種新型有效的微生物誘變方法。采用氦氣為工作氣體的等離子體射流作用于微生物，從而引起微生物的突變。與傳統(tǒng)誘變方法相比，采用ARTP技術(shù)能夠有效造成DNA多樣性的損傷，突變率高，并易獲得遺傳穩(wěn)定性良好的突變株；與分子操作手段相比，ARTP技術(shù)進行微生物誘變育種具有操作安全性高、無有毒有害物質(zhì)參與誘變過程等優(yōu)點［9］。最近幾年，ARTP技術(shù)在微生物突變育種及生物醫(yī)學領(lǐng)域中已經(jīng)引起人們越來越多的注意，已經(jīng)成為當前一個相當活躍的交叉學科研究領(lǐng)域，得到了越來越廣泛的應(yīng)用［10，11］。

實驗室前期獲得一株極端耐輻射奇異球菌D. wulumuqiensis R12，屬于Deinococcus屬，并有可能是該菌屬中的一個新種［12］。D. wulumuqiensis R12合成的類胡蘿卜素經(jīng)過薄層層析和高效液相色譜分析表明，除主要產(chǎn)物deinoxanthin［13］之外，還存在其他次級代謝產(chǎn)物。為了使D. wulumuqiensis R12能高效、大量合成類胡蘿卜素，本研究以D. wulumuqiensis R12為出發(fā)菌株，利用ARTP 技術(shù)進行誘變，篩選高產(chǎn)類胡蘿卜素的穩(wěn)定突變菌株，并研究突變菌株類胡蘿卜素的抗氧化性能及菌株的抗輻射性能。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試劑 蛋白胨、酵母粉（OXOID，England）；氯化鈉、葡萄糖、丙酮、甲醇、鹽酸（國藥集團化學試劑有限公司）；瓊脂粉（上?；瘜W試劑公司）；K3Fe（CN）6、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）（上海寶曼生物科技有限公司）；三氯乙酸（永華化學科技有限公司）。

1.1.2 儀器 微量移液器（Eppendorf）；高壓滅菌鍋（YXQ.SG41.280，上海醫(yī)用核子儀器廠）；水浴鍋（HH-4，上海國華儀器廠）；烘干箱（PYX-DHS，上海實驗儀器廠）；培養(yǎng)箱（101A-2，上海躍進醫(yī)療器械廠）；電子天平（BP110S，Sartorias）；離心機（SIGMA 15K，SIGMA）；超凈工作臺（JW-CJ-IF，蘇州凈化設(shè)備廠）；數(shù)字恒溫水浴鍋（HH-4，常州國華電器有限公司）；酶標儀（M3，Thermo）；紫外光柵分光光度計（752，上海精密科學儀器有限公司）；ARTP 生物育種機（北京思清源生物科技有限公司）；UV燈（蘇州市相城區(qū)新亞特光源廠）；紫外輻射表（VLX-3W，法國Radiometer公司）。

1.1.3 菌種 耐輻射奇異球菌D. wulumuqiensis R12（實驗室選育保藏）。

1.1.4 培養(yǎng)基（g/L） TGY液體培養(yǎng)基：蛋白胨5，酵母粉3，葡萄糖1，pH7.2。TGY固體培養(yǎng)基：在TGY液體培養(yǎng)基中添加2.5%瓊脂粉。以上培養(yǎng)基均在121℃滅菌20 min。

1.2 方法

1.2.1 細胞干重測定方法 待測發(fā)酵液加入離心管中，12 000 r/min離心5 min收集菌體，棄去培養(yǎng)基，將菌體用蒸餾水洗滌3次，100℃干燥直至恒重。

1.2.2 ARTP誘變方法 從-80℃的凍存菌中接種D. wulumuqiensis R12至TGY固體培養(yǎng)基，30℃培養(yǎng)3-4 d后，挑取單菌落接種至TGY液體培養(yǎng)基，在30℃的150 r/min搖床中培養(yǎng)20-30 h至對數(shù)生長期。用分光光度計測量菌液的吸光度（OD600值），用生理鹽水調(diào)整菌液OD600值至1，取10 μL進行ARTP誘變。以99.99%氦氣作為工作氣體，在電源功率為115 W、操作溫度在23.0-35.0℃的條件下分別誘變0、30、60、90、120、150 和180 s。誘變結(jié)束后用生理鹽水進行梯度稀釋，取10-6和10-7濃度的菌液涂布于TGY固體培養(yǎng)基上，放于30℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2-3 d，計算平板上菌落數(shù)，通過菌落計數(shù)法（Colony forming units，CFU）計算致死率，繪制致死率曲線。

其中，N對為對照處理菌落數(shù)；N誘為誘變處理菌落數(shù)。

1.2.3 突變株的篩選 將誘變后的菌液稀釋一定倍數(shù)涂布TGY平板，根據(jù)菌落生長情況挑取生長大而豐滿、顏色較深的菌落，接種單菌落于裝有2.4 mL TGY液體培養(yǎng)基的24孔深孔培養(yǎng)板中，于30℃、150 r/min培養(yǎng)48 h。利用96 孔板測定發(fā)酵液OD600，并觀察菌體顏色深淺進行菌株的初篩。通過測定初篩得到的突變菌株類胡蘿卜素含量進行菌株的復篩。

1.2.4 類胡蘿卜素的提取與檢測方法 參照文獻［14，15］中方法，略加改進。將初篩篩出的突變菌株接種至含液體TGY培養(yǎng)基50 mL的250 mL搖瓶中進行培養(yǎng)，30℃、150 r/min培養(yǎng)72 h后6 000 r/min離心10 min收集菌體，棄去培養(yǎng)基，將菌體用蒸餾水洗滌3次，凍干之后，-20℃保存。取冷凍保存的菌體0.1 g至50 mL離心管中，加入4 mL HCL（3 mol/L），28℃振蕩1 h。隨后沸水浴中加熱4 min，置于冰水浴中迅速冷卻，6 000 r/min離心10 min，棄上清，沉淀以蒸餾水洗滌2次，棄上清取沉淀，最后加入4 mL有機溶劑（丙酮∶甲醇=7∶2）提取類胡蘿卜素，28℃振蕩30 min，6 000 r/min離心15 min，上清即為類胡蘿卜素粗提取液，用0.22 μm濾頭過濾后避光-20℃保存。

類胡蘿卜素粗提取液含量測定采用分光光度法確定，類胡蘿卜素含量的計算公式為：

其中，A475為類胡蘿卜素在475 nm吸收波長下的吸光度；V為有機溶劑浸提所用的總體積（mL）；D為色素浸提液的稀釋倍數(shù)；W為菌體質(zhì)量（g）；0.16為類胡蘿卜素的消光系數(shù)。

1.2.5 突變菌株遺傳穩(wěn)定性檢測 在TGY固體培養(yǎng)基上活化菌，轉(zhuǎn)接到裝有5 mL TGY液體培養(yǎng)基的50 mL離心管中進行一級培養(yǎng)，連續(xù)轉(zhuǎn)接10次，測定突變菌株產(chǎn)類胡蘿卜素能力的遺傳穩(wěn)定性。

1.2.6 突變菌株的抗氧化性檢測方法

1.2.6.1 高鐵離子還原能力測定 參照文獻［16，17］中方法，略加改進。取0.5 mL 類胡蘿卜素粗提取液，加入0.5 mL l%的K3Fe（CN）6，混勻，50℃孵育20 min，加入0.5 mL 10% 的三氯乙酸（TCA），然后將混合物3 500 r/min離心10 min。取1 mL上清，加入1 mL 0.1%的三氯化鐵溶液。測定反應(yīng)液在700 nm下的吸光度，吸光值越大說明樣品對高鐵離子的還原能力越強。

1.2.6.2 DPPH法測定自由基清除活性 參照文獻［17，18］中方法，略加改進。取1 mL的類胡蘿卜素粗提取液，加入1 mL 0.2 mmol/L DPPH乙醇溶液，振蕩混合，室溫下避光反應(yīng)30 min。測定反應(yīng)液在580 nm下的吸光度，吸光度越小說明樣品對DPPH的清除能力越強。清除率計算公式為：

其中，A空：等體積溶劑丙酮：甲醇=7：2（V/V）代替類胡蘿卜素粗提取液的吸光度；A樣：類胡蘿卜素粗提取液的吸光度。

1.2.7 突變菌株的抗輻射性能測定［12］

1.2.7.1 γ射線測定菌株耐輻射性能 以突變菌株為測試菌株，設(shè)置原始菌株D. wulumuqiensis R12為陽性對照，設(shè)置Escherichia coli DH5α為陰性對照。將菌株培養(yǎng)在TGY液體培養(yǎng)基中生長到對數(shù)生長期，在4℃、12 000 r/min離心5 min后以生理鹽水重懸菌體，分別得到濃度為107-108CFU/mL的菌液。將菌液分別分成2 mL的小份，在25℃的環(huán)境中，暴露在0.167 kGy/min劑量的60Co的放射源下，在輻射量0-20.0 kGy范圍內(nèi)，以2.0 kGy為梯度進行γ輻射處理。每隔10 min，取0.1 mL的輻射菌液，用生理鹽水進行梯度稀釋，每個稀釋梯度涂布TGY平板，置于30℃培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。每天計數(shù)TGY培養(yǎng)基上的菌落形成單位，計數(shù)15 d。

1.2.7.2 UV輻射測定菌株耐輻射性能 以突變菌株為測試菌株，設(shè)置原始菌株D. wulumuqiensis R12為陽性對照，設(shè)置E. coli DH5α為陰性對照。將菌株培養(yǎng)在TGY液體培養(yǎng)基中生長到對數(shù)生長期，在4℃、12 000 r/min離心5 min后以生理鹽水重懸菌體，分別得到濃度為107-108CFU/mL的菌液。將菌液分別分成2 mL的小份，在254 nm的UV燈下照射，通過紫外輻射表檢測UV輻射強度，考察不同照射劑量下各菌株的存活率。每隔10 min，取0.1 mL的照射菌液，用生理鹽水進行梯度稀釋，每個稀釋梯度涂布TGY平板，置于30℃培養(yǎng)箱里培養(yǎng)。每天計數(shù)TGY培養(yǎng)基上的菌落形成單位，計數(shù)15。

2 結(jié)果

2.1 ARTP誘變致死率曲線的測定

對D. wulumuqiensis R12進行ARTP誘變，考察不同誘變時間菌株的致死率（圖1）。從圖1中可以看出，隨著誘變時間的增加致死率上升，在90 s條件下達到致死率90%以上（93.8%），之后隨時間增加致死率接近100%。為了使菌株獲得較好的正向突變，本研究選用90 s作為ARTP的誘變條件。

圖1 出發(fā)菌株D. wulumuqiensis R12在不同ARTP照射時間下的致死率曲線

2.2 誘變菌株的篩選

以99.99%氦氣作為工作氣體，在電源功率為115 W、操作溫度在23.0-35.0℃的條件下誘變90 s，得到252株生長大而豐滿、顏色較深的菌落。通過24孔深孔培養(yǎng)板和96孔板進行高通量初篩后，獲得了35株生長OD600高于出發(fā)菌株D. wulumuqiensis R12且發(fā)酵顏色較深的菌株。結(jié)合類胡蘿卜素含量測定進行復篩，最終篩選到了1株突變菌株，命名為M1。D. wulumuqiensis R12和突變菌株M1在30℃，培養(yǎng)72 h后在平板上的生長情況，如圖2所示。

圖2 出發(fā)菌株D. wulumuqiensis R12（A）和突變菌株M1（B）在TGY平板上的生長情況

2.3 突變菌株的生長特性

為了更好地掌握突變菌株M1的生長特性，本研究對出發(fā)菌株D. wulumuqiensis R12和突變菌株M1分別培養(yǎng)，測定在600 nm處的吸光值，進行生長曲線的測定。如圖3所示，出發(fā)菌株D. wulumuqiensis R12與突變菌株M1的延滯期都較短，能迅速進入對數(shù)期，對數(shù)期階段突變菌株生長速度略高于出發(fā)菌株，進入穩(wěn)定期后，突變菌株細胞濃度明顯高于出發(fā)菌株的細胞濃度。

圖3 出發(fā)菌株和突變菌株M1的生長曲線

2.4 突變菌株的類胡蘿卜素含量

利用丙酮/甲醇溶液（7∶2，V/V）對出發(fā)菌株D. wulumuqiensis R12和突變菌株中的類胡蘿卜素進行了提取和測定。如圖4所示，D. wulumuqiensis R12中類胡蘿卜素含量為212 μg/g DCW，M1中類胡蘿卜素含量為612 μg/g DCW。突變菌株M1中的類胡蘿卜素含量明顯高于出發(fā)菌株D. wulumuqiensis R12，且是出發(fā)菌株類胡蘿卜素含量的2.8倍。

2.5 突變菌株的遺傳穩(wěn)定性

為了鑒定篩選的突變菌株經(jīng)傳代后是否出現(xiàn)形狀的衰退，將突變菌株M1連續(xù)轉(zhuǎn)接10代，圖5顯示M1類胡蘿卜素含量穩(wěn)定在601-623 μg/g DCW之間。表明突變菌株M1遺傳性狀穩(wěn)定。

圖4 出發(fā)菌株和突變菌株M1的類胡蘿卜素含量

圖5 突變菌株M1的遺傳穩(wěn)定性

2.6 突變菌株類胡蘿卜素的抗氧化性能

2.6.1 高鐵離子的還原能力 通過對鐵離子的還原能力來測定抗氧化物質(zhì)的總還原能力，具體原理為還原劑可以將鐵氰化鉀（K3Fe（CN）6）還原成亞鐵氰化鉀［K4Fe（CN）6］，F(xiàn)e3+與K4Fe（CN）6作用生成亞鐵氰化鐵（Fe4［Fe（CN）6］3），F(xiàn)e4［Fe（CN）6］3在700 nm下吸光度較高，所以可通過對吸光度的測定來衡量有多少K3Fe（CN）6被還原，其中吸光度越大還原能力越強。圖6為測定D. wulumuqiensis R12和突變菌株M1類胡蘿卜素的高鐵離子還原能力，經(jīng)測定，在相同體積類胡蘿卜素的條件下，D. wulumuqiensis R12的吸光值為0.340，而突變菌株M1的吸光值為0.52。表明在相同體積類胡蘿卜素的情況下，突變菌株M1類胡蘿卜素對高鐵離子的還原能力比出發(fā)菌株類胡蘿卜素強，說明突變菌株M1的抗氧化能力強于出發(fā)菌株。

圖6 出發(fā)菌株和突變菌株M1類胡蘿卜素的高鐵離子還原能力

2.6.2 DPPH自由基清除活性 1，1-二苯基-2-苦肼基自由（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2，2-diphenyl-1-（2，4，6-trinitrophenyl）hydrazyl，DP-PH）醇溶液為深紫色，是一種穩(wěn)定自由基，具有一個未配對電子，可接受1個H+或者1個e-才能到穩(wěn)定。當有自由基清除劑存在時，DPPH溶液的顏色會變淺，吸光值將會呈線性下降，所以可以用來評價試驗樣品的抗氧化能力。用清除率來表示抗氧化能力，清除率越大則抗氧化性越強。

圖7 出發(fā)菌株和突變菌株M1類胡蘿卜素的DPPH自由基清除能力

圖7顯示，出發(fā)菌株D. wulumuqiensis R12對DPPH的清除率為23.09%，突變菌株M1對DPPH的清除率為33.33%。表明出發(fā)菌株和突變菌株的類胡蘿卜素提取液都具有一定的DPPH清除能力，且突變菌株M1的清除率高于出發(fā)菌株，說明突變菌株M1的抗氧化能力強于出發(fā)菌株。

2.7 突變菌株抗輻射性能

2.7.1 γ輻射照射下菌株的存活率 從圖8中可以看出，E. coli DH5α在低輻射量下已達到100%致死率，而D. wulumuqiensis R12和突變菌株M1在16 kGy的輻射量下仍有一定存活率，并且在相同輻射量下，突變菌株的存活率高于出發(fā)菌株，說明突變菌株M1具有更強的耐γ射線輻射能力。

圖8 γ射線照射下出發(fā)菌株、突變菌株M1和E. coli DH5α存活曲線

2.7.2 UV輻射照射下菌株的存活率 考察不同UV輻射劑量下的菌株存活率，從表1中可以看出，E. coli DH5α在輻射強度為200 J/m2條件下存活率僅為1%，在輻射劑量為400 J/m2條件下存活率已基本為0，但出發(fā)菌株和突變菌株在200-600 J/m2條件下均具有存活率，且突變菌株的存活率高于出發(fā)菌株，說明突變菌株M1具有更強的耐UV射線輻射能力。

表1 UV照射下出發(fā)菌株、突變菌株M1和E. coli DH5α存活率/%

3 討論

耐輻射奇球菌代謝過程中積累的主要類胡蘿卜素deinoxanthin，盡管其生物合成途徑還不明確，但是研究表明，這種類胡蘿卜素具有比番茄紅素、β胡蘿卜素、葉黃素和玉米黃質(zhì)更強的清除氧自由基、單線態(tài)氧和H2O2的能力［19］。因此努力提高D. wulumuqiensis R12的類胡蘿卜素生產(chǎn)能力具有重要意義。前期已經(jīng)對D. wulumuqiensis R12進行了全基因組測序［6］，通過BLAST比對初步發(fā)現(xiàn)與類胡蘿卜素合成相關(guān)的一系列基因，將進一步通過實驗驗證各基因功能，并探究deinoxanthin合成途徑。

ARTP誘變得到的菌株存在正突變和負突變，為了快速高效篩選到有利菌株，采用了高通量篩選（High throughput screening，HTS）技術(shù)進行初篩。鄭明英等［11］采用高通量篩選手段獲得16 株生長速率和脯氨酸產(chǎn)率變化的菌株，最終結(jié)合實驗篩選到一株高產(chǎn)脯氨酸的突變菌株。蔡友華等［20］通過高通量篩選獲得一株L-蘇氨酸產(chǎn)量明顯提高的突變株。羅莉斯等［21］建立了 96 孔板高通量篩選多殺菌素高產(chǎn)菌株的方法，該方法顯著提高菌株的篩選效率。本研究利用24孔深孔培養(yǎng)板對突變菌株進行相同時間的發(fā)酵培養(yǎng)，通過測定OD600確定細菌生長密度，并觀察菌體顏色深淺進行初篩。通過測定突變菌株類胡蘿卜素產(chǎn)量進一步對初篩菌株進行復篩，結(jié)果表明突變菌株類胡蘿卜素產(chǎn)量高于出發(fā)菌株，進一步證明通過細菌生長密度與菌體顏色深淺能夠表明菌株發(fā)生了正突變。

類胡蘿卜素是菌株D. wulumuqiensis R12中非酶類抗氧化系統(tǒng)中的天然化合物，在菌體抗氧化作用中發(fā)揮重要作用。胡雅萍［22］的研究表明，類胡蘿卜素提取物在抗氧化活性上具有濃度依賴特征，濃度越高抗氧化性越強，因此菌株類胡蘿卜素抗氧化實驗的結(jié)果表明突變菌株的類胡蘿卜素濃度更高，說明突變菌株的抗氧化性要強于出發(fā)菌株。

為了能更好的應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，對突變菌株還需進一步研究：對突變菌株進行搖瓶、發(fā)酵罐等發(fā)酵培養(yǎng)，優(yōu)化發(fā)酵條件；對其產(chǎn)生的類胡蘿卜素進行性質(zhì)結(jié)構(gòu)的鑒定；對突變菌株進行基因測序，與出發(fā)菌株相比進行基因組分析或關(guān)鍵酶基因分析等一系列后續(xù)實驗。

4 結(jié)論

本實驗以耐輻射奇異球菌D. wulumuqiensis R12作為出發(fā)菌株，采用ARTP誘變育種，結(jié)合高通量篩選方法進行初篩和菌株類胡蘿卜素含量復篩，得到了一株高產(chǎn)類胡蘿卜素菌株M1。

研究D. wulumuqiensis R12和突變菌株M1的類胡蘿卜素產(chǎn)量差異發(fā)現(xiàn)，相同細菌干重的突變菌株M1在發(fā)酵72 h后，類胡蘿卜素含量比D. wulumuqiensis R12高，含量為612 μg/g DCW，而出發(fā)菌株只有212 μg/g DCW，是出發(fā)菌株的2.8倍，且突變菌株M1具有良好的遺傳穩(wěn)定性。

突變菌株M1的類胡蘿卜素具有比D. wulumuqiensis R12更強的高鐵離子還原能力和DPPH自由基清除能力，表明突變菌株M1具有比出發(fā)菌株更強的抗氧化能力。在相同γ射線和UV輻射劑量下，突變菌株的存活率均顯著高于出發(fā)菌株，因此突變菌株具有比出發(fā)菌株更強的耐輻射能力。

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（責任編輯李楠）

The Screening and Characterization of High-yield-carotenoid Strain from Deinococcus wulumuqiensis R12 by ARTP

Jin Weiyue1Song Mingkai1Jiao Wenhao1Jiang Ling2Li Shuang1Xu Xian1
（1. State Key Laboratory of Materials-oriented Chemical Engineering，College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering，Nanjing Tech University，Nanjing 211816；2. State Key Laboratory of Materials-oriented Chemical Engineering，College of Food Science and Light Industry，Nanjing Tech University，Nanjing 211816）

Using the atmospheric and room temperature plasma（ARTP）to induce the carotenoid-producing Deinococcus wulumuqiensis R12， the mutant strain M1 was finally obtained by high-throughput screening with polystyrene plates as well as re-screening according to the content of carotenoid. The strain M1 produced 612 μg/g dry cell weight（DCW）of carotenoid after fermenting 72 h， 2.8 times of carotenoid by original D. wulumuqiensis R12（212 μg/g DCW）， and heredity was stable. The carotenoid of the strain M1 showed stronger activity in high iron ion reducing power（OD700= 0.52）than that（OD700= 0.34）of original strain， and higher DPPH scavenging rate（33.33%）than 23.09%，indicating the mutant strain M1 possessed better anti-oxidative capacity. Under the same γ-ray and UV radiation dose， the strain M1 survived at higher rate than the original strain. Experimental results indicated that the strain M1 was superior to original D. wulumuqiensis R12 in the aspects of carotenoid content， anti-oxidative capacity of carotenoid and anti-radiation capacity of strain.

atmospheric and room temperature plasma；carotenoid；mutation；anti-oxidation

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.12.036

2015-04-21

國家自然科學基金青年科學基金項目（21406111），國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（“863”計劃）（2012AA021705，2012AA022101），大學生創(chuàng)新與實驗開放基金項目（2015DC039）

金瑋玥，女，碩士研究生，研究方向：工業(yè)微生物及其應(yīng)用；E-mail：aileenfish2013@njtech.edu.cn

徐嫻，女，碩士，助理研究員，研究方向：工業(yè)微生物及其應(yīng)用；E-mail：xuxian@njtech.edu.cn