表面展示表达果胶酯酶的重组酿酒酵母构建及乙醇发酵

【目的】以淀粉为原料的乙醇发酵工艺仍然是当前燃料乙醇的主要生产方式。然而,一些原料中含有的果胶物质不仅降低了乙醇产率,而且会导致醪液粘度增大,从而会进一步影响传质和传热、增加设备负担等。构建能够自主降解果胶质的重组酿酒酵母并应用于燃料乙醇生产是值得探索的领域。【方法】论文将来源于黑曲霉的果胶酯酶基因克隆于α因子信号肽下游并通过酵母α-凝集素C-端蛋白的介导构建了在细胞表面锚定表达果胶酯酶的重组酿酒酵母PE。【结果】重组酵母的果胶酯酶表达水平达到2.6 U/g(菌体湿重),并进一步鉴定了重组果胶酯酶性质。以甘薯粉为原料的同步糖化发酵实验中,重组酵母PE的乙醇浓度和乙醇转化率分别达到95 g/L和88.1%,与出发菌株相比提高了2.2%。更重要的是,表面展示果胶酯酶能够显著降低发酵过程中的发酵液粘度。【结论】通过在工业酿酒酵母表面展示表达果胶酯酶不仅能够提高糖化酶等的作用效果和酿酒酵母的代谢能力,而且能够显著降低乙醇生产过程中发酵液的粘度,将对工业规模乙醇生产在降低设备负担、节约能耗方面具有一定的潜在价值。     

植酸酶高产菌株的诱变选育

无花果曲霉是一种可以产植酸酶的菌株,其代谢产物植酸酶可以将有机植酸磷降解为无机磷。以此菌株为出发菌株,确定了它的最适pH值为1.3~1.4,最适温度为55~60℃。同时,为获得高酶活的突变株,进行亚硝基胍和紫外线处理,经初筛得到99株高效突变株,再经复筛和传代试验,得到1株植酸酶活性是出发菌株2.47倍的突变株NTG-23。     

混合糖发酵重组酿酒酵母的菌株构建和菊芋秸秆同步糖化发酵研究

【目的】构建可用于纤维素乙醇高效生产的混合糖发酵重组酿酒酵母菌株,并利用菊芋秸秆为原料进行乙醇发酵。【方法】筛选在木糖中生长较好的酿酒酵母YB-2625作为宿主菌,构建木糖共代谢菌株YB-2625 CCX。进一步通过r DNA位点多拷贝整合的方式,以YB-2625 CCX为出发菌株构建木糖脱氢酶过表达菌株,并筛选得到优势菌株YB-73。采用同步糖化发酵策略研究YB-73的菊芋秸秆发酵性能。【结果】YB-73菌株以90 g/L葡萄糖和30 g/L木糖为碳源进行混合糖发酵,乙醇产量比出发菌株YB-2625 CCX提高了13.9%,副产物木糖醇产率由0.89 g/g降低至0.31 g/g,下降了64.6%。利用重组菌YB-73对菊芋秸秆进行同步糖化发酵,48 h最高乙醇浓度达到6.10%(体积比)。【结论】通过转入木糖代谢途径以及r DNA位点多拷贝整合过表达木糖脱氢酶基因可有效提高菌株木糖发酵性能,并用于菊芋秸秆的纤维素乙醇生产。这是首次报道利用重组酿酒酵母进行菊芋秸秆原料的纤维素乙醇发酵。     

木糖异构酶在酿酒酵母表面表达及对木糖代谢影响的初步研究

利用α-型酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)表面展示系统的载体,将来源于嗜热细菌Thermus thermophilus的木糖异构酶基因xylA,插入到酿酒酵母蔗糖酶信号肽序列与α-凝集素的C端编码序列之间,形成融合表达框,构建重组质粒pSY-xy222,转化酿酒酵母H158。含重组质粒的菌株H158-SXI木糖异构酶活性测定表明,细胞壁上酶活测定值为1.53 U,木糖异构酶在酿酒酵母细胞壁上得到活性表达。木糖葡萄糖共发酵结果显示,重组菌株木糖利用率较出发菌株提高了17.8%。     

高寒草地燕麦根际解植酸磷促生菌鉴定及其优势菌假单胞菌属菌株功能特性

旨为从高寒草地燕麦根际定向筛选解植酸磷微生物资源，筛选促生潜力菌株，分析植酸酶编码基因。采用国际植物研究所磷酸盐生长培养基（NBRIP）分离及筛选菌株，16S rRNA基因鉴定其分类地位，并测定菌株植酸酶活性及促生特性，结合简并PCR和高效热不对称交错PCR(hiTAIL-PCR)扩增植酸酶基因完整序列，并进行生物信息学分析及异源表达。共获得107株菌株，其中51株能在NBRIP培养基上形成清晰溶磷圈，鉴定为2门10科11属，以假单胞菌（Pseudomonas）为优势菌。14株不同种假单胞菌均检测出植酸酶活性，具有溶解有机/无机磷、分泌IAA(3-indoleacetic acid)、固氮及拮抗植物病原菌的促生活性。获得了3株菌株的植酸酶（PHY65、PHY101和PHY131）序列，预测为β-螺旋植酸酶（β-propeller phytases,BPPhy）家族蛋白，其中重组PHY65的比活性为28.2 U/mg。研究结果可为解磷生物菌剂的研发与利用提供优良菌株资源，为植酸酶的生产应用提供理论基础。     

超耐热酸性α-淀粉酶基因在多型汉逊酵母中表达及与在毕赤酵母中表达的比较研究

利用毕赤酵母的质粒载体pPIC9K将极端耐热古菌Pyrococcusfuriosus的超耐热酸性α-淀粉酶(Amy)基因转化到多型汉逊酵母HP-6中,获得重组汉逊酵母。经过甲醇进行诱导,表达产物的酶活性检测和SDS-PAGE电泳,证明α-淀粉酶(Amy)在多型汉逊酵母中利用AOX1启动子和α-因子信号肽有效表达并分泌到胞外。该酶的最适反应温度为90～100℃,最适作用pH为4.0～5.0,较之重组毕赤酵母的最适作用pH还低0.5。此外与毕赤酵母的重组蛋白相比,重组汉逊酵母α-淀粉酶不仅菌株筛选简便、周期短,而且具有更容易筛选到高拷贝转化子以及适用于大规模工业发酵等优点。     

增加植酸酶基因appA-m的拷贝提高其在巴斯德毕赤酵母的表达量

为了进一步提高植酸酶的发酵效价,降低植酸酶生产成本,对毕赤酵母表达载体pGAPZα-A进行了改造。将表达载体pPIC9的AOX1启动子序列引入pGAPZα-A,使之成为甲醇可诱导型表达载体pAOXZα,插入植酸酶基因appA-m后得到重组载体pAOXZα-appA-m。以染色体上带有一个拷贝的appA-m基因、发酵效价可达到7.5×106IU/mL发酵液的重组酵母菌株74#为受体菌进行转化,在该重组菌株的染色体上的另一位点整合含有植酸酶基因的表达盒,经筛选到高表达植酸酶的重组子。通过PCR进行验证,植酸酶基因被整合到重组酵母的染色体上,且受体菌中原有的植酸酶基因结构未改变。重组菌在5L发酵罐经甲醇诱导120h植酸酶蛋白表达量达到4mg/mL发酵液,酶活性(发酵效价)达到1.2×107IU/mL发酵液以上,较含单拷贝植酸酶基因的受体菌株表达量有较大程度提高。PCR检测及表达量分析证明改良的菌株具有很好的遗传稳定性和表达稳定性。     

卡氏德巴利酵母植酸酶在毕赤酵母中的异源表达及优化

【背景】植酸是一种能螯合金属离子和蛋白质的有机磷类化合物,广泛存在于植物组织中,影响动物对营养元素的吸收。在饲料中加入植酸酶可有效降解植酸。【目的】构建毕赤酵母异源表达卡氏德巴利酵母(Debaryomyces castellii,D. castellii)植酸酶的菌株,促进卡氏德巴利酵母植酸酶的研究及工业应用。【方法】将卡氏德巴利酵母植酸酶基因进行密码子优化后转入毕赤酵母GS115中,通过筛选多拷贝、敲除蛋白酶、过表达分子伴侣及转运蛋白的方法获取优势菌株。【结果】所得重组菌株GS115/DCphy(ΔPep4)(BFR2)的产酶酶活是低拷贝菌株的7倍。【结论】研究结果为卡氏德巴利酵母植酸酶的异源表达及潜在工业应用提供了一定的指导。     

植酸酶产生菌的选育及固态产酶条件研究

植酸酶催化植酸,并将其盐类水解成肌醇和磷酸,因此植酸酶的使用可以提高植酸磷的吸收利用率,降低饲料成本,同时还可保护生态环境.经分离和亚硝基胍诱变选育,得到一株植酸酶高产菌株绿色木霉LH374,并对该菌株固态发酵产植酸酶的条件和扩大生产进行了研究.结果表明,固态发酵的最佳条件:稻草和米糠的比例为8:2,培养基起始pH为6.5,最适温度为30℃,最适培养时间为96 h,含水量为60%,硫酸铵的流加量为2%.绿色木霉LH37在上述最适条件下生产植酸酶平均可达1 580 U·g^-1.     

南极假丝酵母脂肪酶A的表面展示及酶学性质研究

采用a凝集素作为载体蛋白,首次将南极假丝酵母脂肪酶A展示在酿酒酵母细胞表面,通过MD平板筛选获得表面展示型的CALA酵母工程菌株。免疫荧光检测显示CALA被成功展示在酵母细胞壁表面,重组子经诱导后能在三丁酸甘油酯板上形成透明圈,说明展示的CALA具有活性。重组酵母在液体培养基培养72 h,活性达到最高,为80.4 U/g干细胞。酿酒酵母展示的CALA最适温度及pH值为70°C和pH 8.0。经50°C保温2 h,仍含有60%水解酶活力。展示的CALA在pH 7.0和pH 8.0溶液中比较稳定。经DMSO处理2 h,展示的CALA仍保持70%的活性。以上结果表明酵母展示的CALA可作为一种有潜质商业用途的全细胞催化剂。