微生物的适应性进化
菌落形态的演变及适应性
菌落形态的演变及适应性菌落形态是指微生物在培养基上生长出来的圆形结构，这个结构通常由成千上万个细胞组成。
在研究细菌或真菌的时候，菌落形态是一个重要的特征。
菌落形态可以反映出生物在不同环境下的适应性，同时也可以通过观察菌落形态来识别不同的菌种。
随着环境的变化，生物体会发生适应性进化，从而产生不同的菌落形态。
例如，在寒冷的环境中，生物适应性进化会导致其体型变小，这有利于保持体温和减少能量损失。
同样地，在干燥的环境中，生物适应性进化会导致其发展成更小的膜状生物，以便更好地抵御水分蒸发的压力。
不同的环境对生物的适应性进化产生了不同的影响。
例如，沙漠中的生物通常会发展出更大的根系来吸收更多的水分。
在草原上，野生动物可能会发展长长的腿来适应奔跑。
同样的，微生物的菌落形态也会发生变化，以适应环境的不同条件。
微生物的菌落形态的变化是由其分散的生长方式引起的。
一般来说，菌落形态可以通过观察来分类。
例如，有些菌种的菌落形态可能是一组小型圆形生长趋向聚集在一起，而其他菌种可能会形成更大的、扁平的菌落。
在一些情况下，一种微生物的菌落形态可能会随着时间的推移而发生变化，这主要是由其环境适应性进化的结果。
微生物的菌落形态的变化不仅反映了生物的适应性进化，也可以指示出微生物在环境中的生存情况。
例如，在许多种微生物中，大的圆形或扁平的菌落可代表其向环境释放更多营养素和释放更多代表有机材料的代谢产物。
在这些情况下，微生物适应性进化以优化其产生和利用营养素和代谢产物的能力。
总之，微生物的菌落形态代表了这些微生物在环境中的适应性进化，这种改变可以增强其生存能力。
微生物的菌落形态是我们识别不同菌种的重要工具，同时也可以将微生物的适应性进化在实践中进行研究。
因此，对于微生物的菌落形态的了解是非常重要的。
霉菌的遗传变异和适应性进化
霉菌的遗传变异和适应性进化霉菌是一种广泛存在于自然环境中的微生物，它们能够生长在各种不同的环境中，包括土壤、水体、植物和动物体内等。
由于其生命活动对人类和环境有重要影响，因此对于霉菌的研究已经成为了许多领域的热点问题。
随着研究的深入，人们发现霉菌具有非常高的遗传变异率，这为霉菌的适应性进化提供了重要的基础。
在自然环境中，许多因素会引起霉菌的遗传变异，包括点突变、插入、缺失等。
点突变是霉菌遗传变异最常见的一种形式。
它是指DNA链上的一个单一碱基发生了改变，如C被G所替代，或A被T所替代。
这种突变形式通常会改变蛋白质的编码序列，进而影响蛋白质的结构和功能。
插入和缺失是两种比较常见的涉及多个碱基的遗传变异形式。
这些变异通常是由于DNA链上一部分碱基的丢失或增加而引起的。
这种遗传变异能够在霉菌中导致基因的缺失或多次复制，增加细胞的代谢能力和竞争力。
除了这些遗传变异形式，霉菌也能够通过其他机制产生遗传多样性。
例如，霉菌体内的大片段的DNA可以从一个亚基因组拷贝到另一个亚基因组，进而产生更加广泛的遗传多样性。
这种高度的遗传多样性也使得霉菌具有了非常强的适应性进化能力。
在自然环境中，霉菌能够快速适应环境变化，进而提高其存活和繁殖的成功率。
例如，霉菌可能会表达具有抗生素耐药性的基因，从而对于人类的药物治疗具有强大的抵抗能力。
此外，霉菌还能够通过产生不同的亚群体进行适应性进化。
这些亚群体具有不同的遗传特征，从而使得一些亚群体能够在特定的环境中更有效地生长和繁殖。
这些亚群体的产生还可以促进种群的基因流动和多样性，从而进一步增强霉菌的适应性进化能力。
总之，霉菌的高度遗传变异率使得其具有强大的适应性进化能力。
在自然环境中，霉菌可以通过多种机制产生遗传多样性，并快速适应环境变化。
这些研究表明，我们需要更加深入地了解霉菌的生物学过程，在应对霉菌相关的环境和健康问题方面具有重要的启发意义。
微生物多样性及其环境适应机制
微生物多样性及其环境适应机制微生物多样性是指在微观尺度上生活的微生物的种类和数量的丰富度。
微生物是地球上最为丰富和多样的生物类群，包括细菌、真核微生物、古菌和病毒等。
它们广泛分布于各种不同的环境中，包括陆地、淡水、海洋、极地和极端环境等。
微生物的多样性具有重要的生态和环境意义，并且在地球上的生态系统中具有重要的功能和影响。
微生物多样性的意义在于维持生态平衡和生态系统功能。
微生物在地球上的所有生态系统中都具有基础性意义。
它们参与了许多生态过程，例如有机质的分解、养分的循环、光合作用以及氮循环等。
微生物还参与了各种生物的共生和共存关系，对整个生态系统的运转和稳定起到重要的作用。
此外，微生物还参与了地球上的其他重要过程，例如土壤的形成和维持、全球气候变化以及人类健康等。
微生物多样性的环境适应机制包括多样的生活方式和生理特性。
微生物的生活方式多样，包括自养生物、异养生物、光合作用生物、化学合成生物以及在共生关系中生活的微生物等。
不同的生活方式使得微生物可以适应不同的环境条件。
此外，微生物还具有多样的生理特性，例如耐酸碱性、耐高温、耐盐等。
这些特性使得微生物可以在各种极端环境中生存，并且扮演特定的生态角色。
微生物的适应机制还包括不同的遗传特性和适应性突变。
微生物具有高度的遗传多样性，这使得它们可以适应各种环境条件的变化。
微生物的遗传多样性包括基因多样性、基因组多样性以及水平基因转移等。
微生物还具有突变和适应性进化的能力，当环境条件发生改变时，微生物可以通过突变和选择来使得自己适应新的环境。
这种适应性进化使得微生物能够在不断变化的环境中生存和繁殖。
总之，微生物多样性及其环境适应机制是微生物学和生态学领域的重要内容。
微生物多样性在地球生态系统中具有重要的生态功能，并且对于维持生态平衡和生态系统的稳定非常重要。
微生物通过多样的生活方式和生理特性以及适应性进化等机制，使得自己能够在各种环境条件下生存和繁殖。
了解微生物多样性及其环境适应机制不仅对于科学研究有重要意义，还对于保护生物多样性、生态环境保护以及人类健康都具有重要的指导意义。
不同致病菌的适应性进化和致病机制
不同致病菌的适应性进化和致病机制在生物学领域中，适应性进化一直是一个引人注目的话题。
随着时间的流逝和环境的变化，生物体必须通过进化以适应新的环境条件。
而适应性进化对于微生物来说尤其重要，因为它们必须在不断变化的环境中生存和繁殖。
不同的致病菌由于不同的环境和生存条件，会产生不同的适应性进化和致病机制。
下面我们将从多个方面探讨这一话题。
一、适应性进化适应性进化是指生物在特定环境中的遗传变化，以提高其生存和繁殖的机会。
对于细菌来说，适应性进化意味着它们可以产生多样性，以便适应不断变化的环境。
适应性进化可以使细菌通过快速进化，产生具有抗生素抗药性的突变体。
例如，革兰氏阴性菌Pseudomonas aeruginosa是一种普遍存在于医院环境中的细菌，它可以通过多种途径获得抗生素抗药性基因并传递给下一代。
这使其能够适应医院环境中的抗生素压力，更容易感染正在接受治疗的患者。
适应性进化也可以使一些致病菌获得对宿主的适应性。
例如，铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）是一种生活在水和土壤中的广泛存在的细菌，但是在长期感染患者并逐渐进化之后，它已经完全适应了人类的宿主环境，甚至可以在肾脏和肺部形成生物膜，引起远程感染，并且产生多种慢性感染。
这种进化适应性为致病菌的生存和传播提供了巨大的优势。
二、致病机制在致病菌中，一个成功的致病菌必须能够进入宿主并避开宿主的免疫系统。
它还必须破坏宿主的细胞结构，并分泌毒素破坏宿主的正常生理功能。
针对这些机制，致病菌也出现了多种进化适应性。
1. 细胞结构破坏一种常见的致病菌机制是侵入宿主细胞，破坏其结构和功能。
例如，沙门氏菌是一种常见的食物中毒病原体。
它通过改变细菌的表面分子，避开宿主免疫系统，侵入肠道上皮细胞，破坏细胞结构，导致肠道炎症和腹泻等症状。
2. 毒素分泌多数致病菌可以分泌毒素来感染宿主。
例如，抗生素产生的金黄色葡萄球菌（MRSA）产生了一种称为Panton-Valentine leukocidin（PVL）的毒素，可以杀死宿主血液中的白细胞，并在皮肤和软组织中形成脓肿。
微生物对环境适应机制的研究
微生物对环境适应机制的研究随着人类城市化进程的加速和环境恶化的趋势，微生物对环境适应机制的研究日益受到重视。
微生物对环境具有很强的适应性和快速适应能力，是环境保护和资源利用的重要研究方向之一。
一、微生物对环境的适应机制1.基因调控微生物对不同种类环境的适应主要通过基因调控方式实现。
微生物通过基因突变、DNA重组和黏生等方式，快速适应不同环境并进行适应性进化。
微生物基因组发生变异在时间和空间上都比较快速，这样使微生物对于环境的适应能力得到了提高。
2.代谢途径变化微生物的代谢途径对于适应环境有着重要作用。
微生物在适应不同环境时，会通过代谢途径来提高环境适应性。
如细菌可以通过不同的代谢途径来适应不同的氧气浓度，硫氧还原细菌可以通过同化和异化代谢途径来适应不同的硫化物浓度等。
3.生长特性调节微生物可以通过调节自身的生长速率，来适应环境变化。
细胞分裂速度的变化、生长曲线的调整对细菌在不同环境中获得适应的帮助都很大。
此外，微生物的生长规律和代谢规律也会随着环境的变化而发生调整。
二、微生物对环境适应的研究进展微生物适应环境的机理十分复杂，研究需要运用多种学科和技术手段。
目前，微生物对环境适应的研究主要包括以下几个方面：1.基因组学基因组学是微生物适应环境研究的一个重要方面。
它可以通过大规模基因测序，分析微生物在不同环境下的表达情况。
比如，对于酸性环境，相关的酸性响应基因组和代谢途径在其侵染的过程中是否被调节进行了分析等，从而更全面和深入地了解微生物在不同环境下的适应机制。
2.微生物学微生物学是对微生物适应环境的分类和研究。
微观波长若干的细菌在适应环境方面的研究，可以更深入地分析微生物的生长和代谢特点。
比如，关注微生物的代谢规律和生长曲线计算，可以在细胞分裂过程中发现不同的环境适应机制。
3.生物工程生物工程是生物学与工程学的交叉学科，也是研究微生物对环境适应机制的一种常见手段。
一般通过基因工程技术，重构构建生物周期和代谢方式的实验菌株，探究微生物在不同环境下的变化规律。
极端环境下微生物的适应机制
极端环境下微生物的适应机制极端环境是指存在于地球上最恶劣、最具挑战性的地区和条件，如深海、高温、低温、高压、高辐射、酸碱性极端等。
在这些极端环境中，微生物为了生存和繁殖，通过适应性进化发展了一系列的适应机制。
对于高温环境，一些微生物通过产生热耐受蛋白质来保护自身。
这些热耐受蛋白质具有特殊的结构和功能，可以稳定和保护微生物内部的蛋白质和酶，增强其在高温环境中的活性和稳定性。
对于低温环境，一些微生物通过改变其膜脂的组成来适应寒冷条件。
低温下，细胞膜的流动性降低，导致细胞功能受到限制。
为了克服这个问题，一些微生物增加了膜上的不饱和脂肪酸含量，使得细胞膜更加流动，从而增强了微生物在低温环境中的生存能力。
对于高压环境，一些微生物通过调节细胞内的压力来维持细胞的稳定。
这些微生物具有特殊的酶和膜蛋白，可以适应高压环境下的生长。
其中一个例子是深海微生物，它们具有高度压力适应性，可以在高压环境下繁殖，并且能够在压力减小的情况下快速适应并继续生长。
对于酸碱性极端环境，一些微生物可以通过产生酸碱中和酶来调节细胞内的pH值。
这些酶可以将酸碱性物质转化为相对中性的物质，从而维持微生物细胞内的稳定环境。
一些微生物通过形成休眠细胞或耐久体的方式适应极端环境。
当环境恶化时，微生物可以通过形成休眠细胞或耐久体，在恶劣条件下存活并等待适合的环境条件再次生长和繁殖。
微生物在极端环境下的适应机制是多样的。
它们通过改变细胞内的代谢途径、产生特殊的蛋白质和酶、调节细胞内压力和pH值等方式，提高自身的适应能力，从而在极端环境中生存和繁殖。
这些适应机制为我们了解生命的极限和生命起源提供了重要的研究方向。
生物进化知识：适应性进化——如何适应生存环境
生物进化知识：适应性进化——如何适应生存环境适应性进化是生物进化中的一个重要概念，指的是生物体逐步适应特定环境的过程。
本文将从适应性进化的定义、机制、案例等多方面展开阐述，旨在探究生物是如何在不断变化的环境中生存和繁衍。
适应性进化定义适应性进化是指某个种群或个体在特定环境下，逐步发展出能应对该环境中所遇到压力的特征或行为，并将这些特性或行为通过遗传方式进行传承。
这种进化过程可以表现为某种形态或结构的改变，也可以表现为某些基因的优胜劣汰，甚至还可以表现为社会行为或学习能力的提高。
适应性进化的机制适应性进化的机制主要包括天然选择、突变和基因流三种。
天然选择是指在特定环境中，某些个体具有更好的适应能力，能够更好地存活和繁殖，并将其有利的特性或行为通过基因遗传到后代；而那些适应能力较差的个体，则可能会被淘汰。
天然选择是适应性进化的核心机制，是导致物种多样性和生态系统稳定的重要驱动力。
突变是指基因或染色体发生的随机变异，可以是有害的，也可以是有利的。
对于那些有利突变，它们很容易被天然选择所保留，最终成为相对优势的基因型；而对于那些有害突变，则很容易被淘汰。
基因流是指基因频率的变化，这种变化是由于雌性和雄性个体在不同种群之间进行基因交流，从而导致某些基因在不同种群之间的分布发生变化。
对于那些具有特定优势基因的种群来说，基因流可以帮助它们更好地繁殖和发展。
适应性进化的案例适应性进化是生物界中非常普遍的现象，涉及的种类和范围非常广泛。
下面我们将介绍一些有代表性的案例。
1、飞鸟的翅膀：鸟类的翅膀是一种非常出色的适应性进化结构，它可以让鸟类在空中自由飞翔。
翅膀内部强壮的骨骼和肌肉，以及大小不一的羽毛，共同形成了这种完美的适应性进化结构。
飞鸟在远古时期，通过逐渐演化出具有羽毛的翅膀，使它们能够更好地在空中活动，获取食物和避免天敌的攻击。
2、场鼠的颜色：场鼠是一种非常适应生存环境的哺乳动物。
由于它们生活在荒芜的沙漠中，因此它们的毛发颜色淡黄色、棕色或浅灰色，非常适合与周围环境相融合，形成伪装，避免天敌的攻击。
微生物受到的选择压力和适应性机制
微生物受到的选择压力和适应性机制微生物是地球上最古老的生命形式之一，也是最为广泛分布的生物。
由于微生物数量巨大，类型繁多，且具有高度适应性，因此在地球生物圈中发挥着重要的生态、代谢和环境角色。
出于各种外界因素的作用，微生物在长期进化中经历了不同的选择压力和适应性机制，这些机制对微生物的进化起着至关重要的作用。
选择压力是指各种外部因素对微生物形态、结构、生理、行为和遗传等基因水平的影响和约束。
常见的选择压力包括环境温度、压力、酸碱度、氧气浓度、营养物质浓度、光线强度、药物和抗生素等。
微生物在生长和繁殖时，面临着来自周围环境的各种挑战和约束，必须依据其基因的特性和表达水平，选择对应的生存策略和生态适应方式。
对于微生物而言，适应性机制是指其为应对选择压力和逆境条件而采用的一系列生物化学和生理调节机制。
适应性机制通常包括基因突变、表观遗传变化、基因重组、代谢途径的改变、质体的捆绑和转移等。
微生物通过适应性机制，可以在不同的环境中存活、繁殖和进化，更好地适应复杂的生态环境和生态位。
微生物的选择压力和适应性机制与其生物多样性和生态服务密切相关。
在自然环境中，微生物通过自我适应，维持了碳、氮、磷等元素的循环和能量来源，维护了生态平衡和生物多样性。
在工业生产和医药领域中，微生物的选择和适应机制也具有重要的应用价值。
人们通过研究和改造微生物的选择和适应性机制，开发出了许多有益的功能，如合成生物燃料、医药剂物的生产和清洁技术的研发等。
微生物在过去4亿年中的进化历程中，发展出了各种不同的选择策略和适应性机制。
例如，一些极端嗜好气生菌物可以在高海拔、低温、低气压和低氧气浓度的极端环境中生存和繁殖；一些厌氧菌物可以利用硫酸盐酸化或铁氧化来获得能量；一些耐药菌物可以通过基因突变或质粒转移等机制来延缓药物的作用等。
从微观上看，微生物的选择压力和适应性机制是由其遗传物质“DNA”中的基因所决定的。
基因是细胞自我复制的遗传单元，它可以对不同的选择压力和逆境条件作出相应的响应。
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微生物的适应性进化适应进化又称定向进化"实验室进化或驯化，是目前备受瞩目的菌种改良技术，能够使菌株在较短的时间内有效地改变菌株的某些表型或生理特性（如菌体生长速度，底物消耗速度，耐受高温高低pH值以及不同有机溶剂等），并且基本不会影响除目的表型外的其他优良性状。
目前实验室最常用的适应进化方法是在特定条件（给予选择压力）下将微生物连续传代培养，通过菌株自发突变的不断富集，获得适应特定条件的表型或生理性能。
在微生物进化过程中，选择压力的存在可以保证微生物在与选择压力的相互作用下，菌种的随机变异实现定向淘汰，与环境相适应的基因型得以保存，特别是在人工选育过程中，通过人工施加定向的选择压力，使微生物沿着所需的方向的进化，从而获得目标性状的菌种。
乙酸作为细胞毒素经常在很多生物过程中作为副产物不断积累，乙酸浓度逐渐升高的环境压力存在于许多工业微生物领域。
以生物乙醇的生产为例，副产物乙酸会严重抑制乙醇的生产，Peter Steiner 等人将不耐受乙酸的野生型 Acetobacter aceti 进行适应性进化实验，将逐渐提高浓度的乙酸作为选择压力，经过 240 代的适应性进化，获得了能够耐受50g/L 浓度的乙酸的菌株。
Hillesland 和 Stahl 首次将脱硫弧菌和产甲烷菌混合培养300 代来研究混菌体系的进化历程，脱硫弧菌为产甲烷菌提供氢离子，产甲烷菌通过消耗氢离子为脱硫弧菌提供适宜生存的条件，两者通过代谢产物的交流实现专性的互利关系。
虽然两种菌株都是从共生微生物体系中分离，但是它们是从不同的环境中分离出来，而且单独培养。
将这一严格互利共生的混菌体系进行适应性进化实验，其实验核心就是将体系中的一种微生物作为另一微生物的选择压力进行了实验设计，这种生物选择压力的存在能够使适应彼此物质代谢交流的菌种得以保存和扩大种群优势，进化后的混菌体系生长速率提高了80%，生物量提高了30%。
单菌多次级代谢产物策略在“沉默代谢途径”的应用在非自然条件下，微生物中很多编码次级代谢产物的基因簇是保持沉默的。
在细菌和真菌中有关次级代谢产物合成的基因簇数目远远大于实验室条件下实际合成的天然产物的数目[29]。
毫无疑问，这些沉默的基因簇是发现活性药物组分的巨大资源库，如何激活这些未表达或者表达量比较低沉默基因将是我发现新化合物的一种重要途径。
早期的发酵科学就发现培养基的改变会影响微生物次级代谢产物的数量及质量培养基微小的变化不仅能影响到主代谢产物，甚至能影响微生物代谢产物的类型，在单菌多次级代谢产物(One strain many compounds，OSMAC)策略的指导下，通常采用改变培养基，添加微量元素、前体化合物或酶抑制剂等，以及改变培养条件等方法实现增加化合物种类和数量的目的。
通过基因组学的研究同样表明由于在实验室单一或者相近的培养条件下，微生物中存在大量常规培养条件下未表达的代谢途径，叫着“沉默代谢途径”，进而造成微生物资源的浪费。
改变微生物生长的微环境可以激活菌株的“沉默代谢途径”提高微生物次级代谢产物的多样性。
德国Gottingen大学的Zeeck小组提出了单菌多次级代谢产物(One strain many compounds，OSMAC)策略，并对微生物株放线菌、的培养基，培养条件，添加前体或酶抑制剂等方法进行了研究，共获得了25类100余个化合物[32]，许多化合物是传统培养方法无法获得的。
Sarkar 等研究了模式真菌 A.nidulans在恒化器中连续发酵,通过维持微生物较慢的生长速度,改变培养基中硝酸盐(N源), 磷酸盐(P源),葡萄糖(C源)等成分的浓度,发现两个原本沉默的聚酮合酶基因表达出了9个多酚类化合物。
其中一个新化合物是烯化的苯甲酮衍生物(preshamixanthone),可能是氧杂蒽酮代谢途径的一个中间体,表明不同的培养条件可以诱导沉默的聚酮合基因表达[33]。
Russell等在枝孢芽枝菌(Cladosporium cladosporioides)培养基中加入微生物表观遗传调控剂DNA甲基化酶抑制剂- 5-azacytidine(氮杂胞苷)和组蛋白去乙酰化酶抑制剂- suberoylanilide hydroxamic acid(SAHA)，并分析和分离了发酵液的次级代谢产物，结果显示两种表观遗传调控剂可以产生不同的次级代谢产物，加入5-azacytidine能够产生羟脂类化合物，而加入SAHA后能够产生7个二萘嵌苯醌类化合物，其中2个是新化合物[34]。
研究表明拟茎点菌属Phomopsis sp.的一些菌株能够产生具有生物活性的二苯并吡喃酮[35]， Phomopsidin类化合物[36]。
Christian OE[37]等所采集的同属天门冬拟茎点菌Phomopsis asparagi在实验室海水培养基的条件下并没有产生上述标志性的化合物，因此采取了(One strain many compounds，OSMAC)策略，通过加入促微丝聚合剂，得到了一系列Chaetoglobosins类化合物。
Schiewe HJ[38]等通过改变培养瓶及通气条件，从链霉菌属Gö 40/10菌株的代谢产物中分离得到一系列化合物，并证明由于培养基的改变，之前沉默的生物合成基因簇被打开，出现了新的生合成路径。
Jens 等[39-40]研究发现赭曲霉属DSM7428菌株在常规培养条件下，只得到了一种化合物，且产量较低，通过采用(One strain many compounds，OSMAC)策略，改变培养条件，如使用不同的培养瓶，改用静态培养等方法，使化合物产量由原来的8mg/L提高至94mg/L，并且产生了丰富的产物（14种）。
海洋真菌 Libertella sp与细菌a-proteobacterium联合培养后，得到了分别培养所没有得到的化合物，这些化合物对白色念珠菌仅有微弱的抗菌活性，但是对人结肠癌HCT-116具有较强的细胞毒活性[41]。
这些研究均表明通过改变微生物的培养条件，能够诱导微生物次级代谢产物新的合成途径，是发现新的天然产物的有效手段，并且由此提出了 (One strain many compounds，OSMAC)理论，为深入开发放线菌天然产物提供了切实可行的新思路。
N-乙酰葡萄糖胺(N-acetylglucosamine)是链霉菌初级代谢中C源和N源主要来源之一,天蓝色链霉菌相对于葡萄糖也更偏好于利用N-乙醜葡萄糖胺作为碳源,N-乙酰葡萄糖胺也是细胞壁肽聚糖的主要组分之一。
在富营养培养基(如R2YE)中,N-乙酷葡萄糖胺完全阻断天蓝色链霉菌菌丝体生长以及抗生素产生,在寡营养培养基(如MM)中却又能刺激天蓝色链霉菌产生抗生素和形成孢子。
研究发现导致这种现象的原因是由全局性调控因子GntR家族DasR蛋白介导调控N-乙酰葡萄糖胺的代谢以及抗生素的合成。
N-乙酰葡萄糖胺主要有两个来源,一个是富营养培养基中几丁质的分解,另一个是营养菌丝中细胞壁的降解。
细胞壁的降解造成了 N-乙酰葡萄糖胺的大量积累,经过一系列的酶促反应之后生成了 6- 酸葡萄糖胺,6- 酸葡萄糖胺作为配体致使抑制蛋白DasR从actII-0RF4和redZ 的启动子上脱离,由其阻遏的actinorhodin (Act)和undecylprodigbsin (Red)基因簇得以激活表达[42]。
因此,6-磷酸葡萄糖胺信号通路的发现,不仅在分子水平上揭示了链霉菌生长分化和次级代谢之间的联系,也为激活链霉菌次级代谢基因簇开辟了一条新的途径。
莽草酸是芳香族氨基酸生物合成途径(又称莽草酸途径)的中间代谢产物,其生物合成与磷酸戊糖途径生成的四碳糖有关。
磷酸戊糖途径的中间产物赤醉糖-4-磷酸和糖酵解过程的中间产物磷酸烯醇式丙酮酸,在醛缩酶的作用下缩合形成3-脱氧-n-阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸,经过脱氨奎尼酸合酶脱磷酸环化形成5-脱氢奎尼酸,在5-脱氢奎尼酸脱水酶的作用下脱水生成5-脱氢莽草酸,最后加氢后形成莽草酸。
Kimberlee K等[43]、DJ wilson等[44]研究发现莽草酸经脱水、加氢、电子重排等反应生成3,4-二轻基环己烷羧酸,后者是子囊霉素生物合成的起始单位。
3,4-二轻基环己烷羧酸 C-4位甲基化发生在子囊霉素组装基本完成后[43]。
雷帕霉素中环己烷羧酸部分的生物合成过程与子囊霉素中环己烷羧酸部分合成过程相同,都来源于莽草酸。
ChengYR等研究了雷帕霉素合成中L-外源苯丙氨酸的添加反馈抑制了雷帕霉素起始单元环己烷的来源-莽草酸的合成[45]。
营养学研究也表明57mmol/L外源莽草酸能刺激雷帕霉素的生物合成,比对照产量增加125%[46]。
微生物只有在适宜的环境条件下才能正常生长繁殖。
在发酵生产中，除培养基成分及其浓度外，只有环境条件能够被直接调控，发酵过程中的温度，pH 值，溶氧，金属离子，表面活性剂等变量都能够对微生物的繁殖，代谢活动造成影响，因此可以通过发酵条件的调控来使次级代谢产物产物的量增加或者得到新的次级代谢产物。
温度对微生物的影响是多方面的，不仅影响微生物的生长繁殖，而且也影响到微生物的代谢，温度对产物合成的影响在过程优化中温度对生长和生产的影响是不同的，一般发酵温度升高，酶反应速率增大，生长代谢加快，生产期提前。
但酶本身很易因过热而失去活性，表现在菌体容易衰老，发酵周期缩短，影响最终产量。
温度除了直接影响过程的各种反应速率外，还通过改变发酵液的物理性质，例如，氧的溶解度和基质的传质速率以及菌对养分的分解和吸收速率，间接影响产物的合成。
温度还会影响生物合成的方向，例如，四环素发酵中金色链霉菌同时能生产金霉素，在低于30℃,合成金霉素的能力较强。
合成四环素的比例随温度的升高而增大，在35℃时只产生四环素[47]。
本研究为了考察不同温度对TRM40136次级代谢产物的影响设计了以下：23℃、28℃、30℃、27℃、41℃五个不同温度来研究。
不同菌种及同一菌种的不同发酵阶段，菌体的需氧量是不同的，发酵液中的溶氧浓度会直接影响微生物酶的活性及代谢途径，进而影响菌体的生长和代谢产物的积累，并最终决定产量的高低[48]。
徐庆阳[49]等以L-苏氨酸生产菌TRFC为菌种发酵生产苏氨酸，考察了不同溶氧水平对L-苏氨酸合成的影响。
其结果表明，供氧充足、菌体呼吸旺盛可保持较快的生长速率，此外，L-苏氨酸的前体物草酰乙酸主要由对氧浓度要求较高的TCA循环和磷酸烯醇丙酮酸羧化反应提供，充分供氧可使菌体呼吸充足，有利于产酸和糖酸转化。
本研究为了考察不同装液量对TRM40136次级代谢产物的影响设计了以下：50ml/500ml，100ml/500ml，150ml/500ml，200ml/500ml，250ml/500ml五种装液量来研究。