重組產(chǎn)氣腸桿菌提高產(chǎn)氫效率的研究.pdf

1、隨著環(huán)保要求的迫切和化石能源的日益短缺，氫能作為清潔高效的可再生能源受到人們的普遍重視。目前通過基因工程和代謝調(diào)控手段改造產(chǎn)氫生物，是生物制氫領域的研究熱點。本文以高效產(chǎn)氫細菌產(chǎn)氣腸桿菌EnterobacteraerogenesATCC13408為主要研究對象，對其產(chǎn)氫代謝途徑中的相關基因進行了以下研究： 克隆陰溝腸桿菌E.cloacaeIIT-BT08的鐵氫酶hydA基因，并在大腸桿菌E.coliBL21、產(chǎn)氣腸桿菌E.ae

2、rogenesATCC13408和陰溝腸桿菌E.cloacaeCICC10017中實現(xiàn)異源表達，重組后細菌的產(chǎn)氫量均有不同程度的提高：使原本不產(chǎn)氫的E.coliBL21氫氣產(chǎn)量達到0.5molH2/mol葡萄糖，使產(chǎn)氣腸桿菌的氫氣產(chǎn)量從原菌的1.19molH2/mol葡萄糖提高到2.31molH2/mol葡萄糖，使陰溝腸桿菌的氫氣產(chǎn)量從原菌的1.286H2/mol葡萄糖提高到2.545molH2/mol葡萄糖。 fhlA基因是

3、產(chǎn)氣腸桿菌甲酸，氫裂解酶系統(tǒng)FHL的轉(zhuǎn)錄激活蛋白，本文通過設計簡并性引物和genomicwalking技術，成功克隆了fhlA基因，完整的ORF全長2073bp，編碼690個氨基酸。FhlA成功地在產(chǎn)氣腸桿菌中實現(xiàn)過量表達，重組后的細菌的產(chǎn)氫能力由原菌的1.23molH2/mol葡萄糖提高到了1.48molH2/mol葡萄糖，提高了20.36％。 產(chǎn)氣腸桿菌氫酶屬于典型的[NiFe]氫酶，由多亞基共同組成。本文擴增出E.aer

4、ogenesATCC13408的hyc操縱子全長，共有9個亞基的ORF，其中HycE、HycG分別編碼氫酶的大、小亞基，hycE和hycG基因的過量表達使產(chǎn)氣腸桿菌的底物產(chǎn)氫潛力由1.14molH2/mol葡萄糖提高到了2.05molH2/mol葡萄糖和2.08molH2/mol葡萄糖，分別提高了80.1％和82.65％。 藍藻Synechocystissp.PCC6803的hoxEFUYH基因全長6493bp，由E、F、U、

5、Y、H共5個亞基組成一個NAD-還原型氫酶操縱子。本文克隆了藍藻Synechocystissp.PCC6803的hoxEFUYH氫酶基因，并在產(chǎn)氣腸桿菌中表達，結(jié)果表明：藍藻HoxEFUYH蛋白的異源表達提高了細菌的產(chǎn)氫能力，最大產(chǎn)氫速率和累積產(chǎn)氫量均比原菌有較大幅度提高，其中，表達F和U亞基的重組菌株E.aerogenes/HoxFU的產(chǎn)氫量最高，從未重組前的1.14molH2/mol葡萄糖提高達到2.29molH2/mol葡萄糖，最