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产黄青霉菌(Penicillium chrysogenum)

产黄青霉菌( Penicillium chrysogenum ,现更名为 P. rubens )是青霉素工业生产的核心菌种,隶属青霉属。1928年Alexander Fleming偶然发现青霉菌产生的分泌物能抑制葡萄球菌生长,开启了 0. 抗生素 时代。产黄青霉菌落呈蓝绿色,帚状分枝的分生孢子梗(conidiophore)顶端着生链状分生孢子, 0. 细胞壁 含 几丁质 与β-葡聚糖

概述

产黄青霉菌(*Penicillium chrysogenum*,现更名为 *P. rubens*)是青霉素工业生产的核心菌种,隶属青霉属。1928年Alexander Fleming偶然发现青霉菌产生的分泌物能抑制葡萄球菌生长,开启了[[0. 抗生素]]时代。产黄青霉菌落呈蓝绿色,帚状分枝的分生孢子梗(conidiophore)顶端着生链状分生孢子,[[0. 细胞壁]]含[[几丁质]]与β-葡聚糖。

形态特征与分类

菌落初白色,产孢后转蓝绿至灰绿色,背面常呈黄色(故名"产黄")。帚状枝(penicillus)为青霉属的标志性结构——由梗基、分枝及瓶梗层级组成,瓶梗顶端串珠样产生球形分生孢子(2.5-3.5 μm)。产黄青霉属于子囊菌门散囊菌纲,有性态罕见。其腐生生活方式使其广泛分布于土壤、空气和储存食品表面。

青霉素生物合成

青霉素的生物合成由三个关键酶催化:ACV合成酶(ACVS)缩合三种氨基酸为ACV三肽→异青霉素N合成酶(IPNS)催化氧化环化形成异青霉素N→酰基转移酶(IAT)替换侧链生成青霉素G或V。基因簇 *pcbAB-pcbC-penDE* 紧密连锁。工业菌株经典诱变(UV、氮芥)与现代代谢工程改造后,青霉素产量从Fleming原始菌株的约2 μg/mL提升至工业水平的>50 mg/mL。

生态与次级代谢多样性

产黄青霉在自然界以腐生方式分解有机物,产生的青霉素具有抑制竞争[[0. 细菌(Bacteria,细菌域)]]的生态功能——这是微生物化学战争(chemical warfare)的经典范例。除青霉素外,该菌还产生多种次级代谢产物,包括橘霉素(citrinin)等真菌毒素,在食品安全中需关注。

参考资料

• van den Berg, M.A. et al. (2008). Genome sequencing and analysis of the filamentous fungus *Penicillium chrysogenum*. *Nature Biotechnology*, 26: 1161-1168.

• Fleming, A. (1929). On the antibacterial action of cultures of a *Penicillium*. *British Journal of Experimental Pathology*, 10: 226-236.