模塊化構(gòu)建高效利用木糖的釀酒酵母的研究.pdf

1、木糖是木質(zhì)纖維素水解液中含量僅次于葡萄糖的單糖,高效利用木糖是纖維素乙醇進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的必要條件。前人在構(gòu)建高效代謝木糖的釀酒酵母菌株的研究中已經(jīng)取得了一些成果,但是菌株的木糖利用效率還不能達到工業(yè)生產(chǎn)的要求,需要進一步的改善和提高。
　　在本研究中設(shè)計、構(gòu)建了由木糖還原酶基因XYL1、木糖醇脫氫酶突變體基因mXYL2和木酮糖激酶基因XKS1構(gòu)成的木糖代謝模塊,并通過優(yōu)化XYL1和mXYL2的表達、強化非氧化磷酸戊糖途徑功能,優(yōu)化

2、木糖代謝模塊和酵母底盤細胞間的適配性,獲得了木糖代謝速率為0.260g/L/h、乙醇得率為0.20g/g的酵母菌株SyBE004。通過啟動子工程組合優(yōu)化設(shè)計和構(gòu)建由木糖異構(gòu)酶基因XylA和XKS1構(gòu)成的木糖代謝模塊,獲得了木糖代謝速率為0.081g/L/h的菌株SyBE002?；趥鞔扪跖囵B(yǎng)的進化工程改造,在SyBE002和SyBE004的基礎(chǔ)上,分別獲得了進化菌株SyBE003和SyBE005。與SyBE004相比,SyBE005的

3、木糖代謝速率和乙醇產(chǎn)率提高2.20倍、2.67倍,乙醇得率提高到0.33g/g;SyBE003的木糖比消耗速率比SyBE002提高了4倍。以SyBE003和SyBE005為出發(fā)菌株,通過恒濁進化獲得了SyBE006和SyBE007。SyBE007的木糖比消耗速率提高了34％,達到0.98g/gDW/h;SyBE006的木糖比消耗速率提高了54%,達到1.27g/gDW/h。
　　為了解析進化過程中木糖代謝模塊發(fā)生的重構(gòu)變化,運用實

4、時定量RT-PCR檢測了SyBE002和SyBE003中相關(guān)基因表達差異。結(jié)果表明:XylA的表達顯著降低,但是酶的活性保持不變;XKS1的表達增加了3倍;三羧酸循環(huán)中的基因表達顯著降低,可能與增強的乙醇代謝功能有關(guān)。對菌株SyBE004、SyBE005和SyBE007的分析表明:初始木糖代謝途徑基因XYL1、XYL2、XKS1和基因ZWF1的表達量顯著增加,揭示強化的初始木糖代謝途徑和NADPH供給可以加強木糖代謝。
　　另外,