三、讨论

原核生物酶合成的遗传控制曾作过广泛的研究（堀内忠郎等，1970），对大肠肝菌乳糖利用的研究导致了操纵子学说的创立（Jacob等，1961）。但是，真核生物酶合成的调节控制研究较少（Neuberger等，1975；MacLean，1976）。纤维素酶合成的遗传控制被认为是很重要的研究领域（Pathak等，1973）。但除了Myers等（1966）和Eberhart等（1966）在粗糙链雹霉中发现CMC酶和纤维二糖酶是受一个调节基因调节，和Stewart等（1976）首次报道在纤维单胞菌中分离到抗降解物阻遏的变异株，以及对绿色木霉的纤维素酶缺失变种进行初步的研究外（Nevalainen等，1978），未在文献中更多地见诸这类报告。

木霉是简单的真核生物之一，其胞外纤维素酶至少包含三个组分：C1、Cx和β-葡萄糖苷酶（纤维二糖酶）。天然纤维素的分解需这三种组分的协同作用（Reese，1975）。由此可设想，分解天然纤维素的操纵子也至少包含三个结构基因。同时，木霉纤维素酶是典型的诱导酶，推测可能存在调节基因和阻遏蛋白。我们从野生型木霉菌株1096和木-3分别得到的二株高产变异株EA3-867和N2-78，在各种培养条件下，纤维素酶各组分（C1、Cx酶）均有大幅度的同步提高现象，同时，槐糖对C1、Cx酶和纤维二糖酶有同步诱导的现象，所以，三个功能相关的酶可能受同一个调节基因控制。目前，关于纤维素酶结构基因和调节基因的遗传分析以及相互的关系，尚一无所知。

图7　四株菌株洗涤菌丝体槐糖诱导形成的胞外纤维素酶聚丙烯酰胺凝胶电泳图（电泳4小时）

高产变异株在不同培养基中进行液体培养时，纤维素酶活性均高于野生型菌株，而不同菌株洗涤菌丝体的诱导测定又证明了变异株中纤维素酶诱导活性有了很大的提高。但是，纤维素酶的性质（如最适pH、最适温度）和胞外纤维素酶组分（至少从聚丙烯酰胺凝胶电泳图谱上判断），未见什么明显的差异。所不同者，主要是酶蛋白产量的增加（见图7和图2）。换言之，变异株的结构基因可能未变，而影响酶产量的调节基因发生了变化。丸尾文治（1976）曾发现枯草杆菌淀粉酶的高产突变种也是调节基因发生了突变。木霉的纤维素酶产量调节系统是诱导和降解物阻遏。本试验证实了变异株纤维素酶合成的这二个调节系统确实发生了变化：对诱导剂敏感性增加和对葡萄糖阻遏敏感性的减弱导致纤维素酶产量的增加。

木霉纤维素酶形成对诱导剂敏感性增加的一种可能是阻遏蛋白结构的变化，使之与诱导剂的结合更为紧密，如同乳糖操纵子中it高产突变一样（堀内忠郎等，1960），以至变异株在比野生型菌株低100倍的槐糖浓度下，诱导纤维素酶的形成。变异株EA3-867和N2-78纤维素酶形成对降解物阻遏敏感性减弱了10倍，但仍能为较高浓度的葡萄糖（10-2 mol/L）所阻遏，所以属于部分去阻遏的菌株。抗降解物阻遏的突变可以发生在启动子，或者决定CRP蛋白或腺苷酸环化酶的基因上，同时，主要代谢途径功能速率的基因突变会间接影响降解物阻遏的程度（Patricia，1976）。从本试验看来，后一种可能是存在的。高产变异株在合成培养基上生长差，在合成培养基琼脂平板上菌落小；但在含蛋白胨和酵母膏的培养基中，生长同野生型菌株一样，在其琼脂平板上小菌落恢复成大菌落。可见，变异株可能缺乏蛋白胨和酵母膏中为生长所必需的成分，减慢了生长速率和降低了代谢速率，从而减弱了降解物阻遏。微生物产物高产变异株往往是小菌落的现象是颇为普遍的，本试验为探讨这类现象的原因也许提供一些线索。