具有a-淀粉酶分泌活性以及低双乙酰产量的啤酒酵母工程菌的构建

扣囊复膜酵母(Saccharomycopsis fibuligera)因具有较强的a-淀粉酶以及葡聚糖酶活性, 使其在以淀粉为唯一碳源的培养基上能够良好的生长。从其基因组中克隆了a-淀粉酶的编码区, 构建了由酵母磷酸甘油酸激酶基因(PGK1)启动子、酿酒酵母a-因子信号序列以及扣囊复膜酵母a-淀粉酶基因编码序列组成的基因表达盒。将该表达盒插入到质粒pPLZ-2的ILV2基因序列内部, 使其两翼具有ILV2基因的同源区。将该表达盒通过同源重组的方式整合到啤酒酵母工业菌株YSF-5的a-乙酰乳酸合成酶(AHAS)基因ILV2内部。在以淀粉为唯一碳源的培养基上进行转化子的筛选。通过多对引物PCR、a-淀粉酶活性以及AHAS活性分析对转化子进行鉴定, 得到一株具有a-淀粉酶分泌表达活性、较低AHAS活性, 并且发酵液中双乙酰产量也相对较低的啤酒酵母工程菌。该菌株在非选择压力条件下连续培养50代后仍然保持其遗传稳定性。还对pH、温度以及金属离子对该转化菌株的a-淀粉酶活性的影响进行了研究。由于所构建的菌株不含有非酵母来源的DNA, 所以生物安全性相对较高, 对酵母育种以及啤酒生产工业都具有较为重要的意义。     

MIG1基因和葡萄糖对扣囊复膜孢酵母细胞形态变化的影响及机理探究

【目的】研究MIG1基因和葡萄糖对扣囊复膜孢酵母细胞形态变化的影响及其机理探究。【方法】扣囊复膜孢酵母在不同浓度葡萄糖的YPD培养基中培养,敲除MIG1基因菌株在常规YPD培养基中培养,研究细胞内葡聚糖酶和几丁质酶活性以及细胞壁β-葡聚糖和几丁质含量与细胞形态变化之间的关系。【结果】培养基中葡萄糖浓度越低,扣囊复膜孢酵母菌丝体越少,单细胞酵母越多,且葡聚糖酶和几丁质酶活性越高,β-葡聚糖和几丁质含量越低;葡萄糖浓度对敲除MIG1基因菌株没有显著影响,葡聚糖酶和几丁质酶活性始终保持在较高水平,β-葡聚糖和几丁质含量也较低,菌体多以单细胞酵母形式存在。【结论】MIG1基因和葡萄糖通过葡萄糖阻遏作用调节葡聚糖酶和几丁质酶活性,进而影响细胞壁的葡聚糖和几丁质含量,最终影响扣囊复膜孢酵母细胞的形态变化。     

扣囊复膜孢酵母BGL1基因在工业酒精酵母中的整合表达

构建了含有工业酿酒酵母自身GPD2启动子和终止子、扣囊复膜孢酵母b-葡萄糖苷酶基因(BGL1)和潮霉素选择性标记hyg的重组质粒pPIC-gpd-bgl-hyg, 通过酵母染色体同源重组, 将BGL1基因整合进入工业酒精酵母的染色体上。重组酵母可以在以纤维二糖为唯一碳源的培养基上生长, 48 h时b-葡萄糖苷酶酶活达到0.764 U/mL。在玉米浓醪酒精发酵实验中, 与宿主菌株相比, 重组酵母醪液中纤维二糖含量减少约80％, 达到了消耗醪液中纤维二糖含量的目的。     

扣囊复膜孢酵母BGL1基因在工业酒精酵母中的整合表达

构建了含有工业酿酒酵母自身GPD2启动子和终止子、扣囊复膜孢酵母b-葡萄糖苷酶基因(BGL1)和潮霉素选择性标记hyg的重组质粒pPIC-gpd-bgl-hyg, 通过酵母染色体同源重组, 将BGL1基因整合进入工业酒精酵母的染色体上。重组酵母可以在以纤维二糖为唯一碳源的培养基上生长, 48 h时b-葡萄糖苷酶酶活达到0.764 U/mL。在玉米浓醪酒精发酵实验中, 与宿主菌株相比, 重组酵母醪液中纤维二糖含量减少约80％, 达到了消耗醪液中纤维二糖含量的目的。     

扣囊复膜孢酵母BGLl基因在工业酒精酵母中的整合表达

构建了含有工业酿酒酵母自身GPD2启动子和终止子、扣囊复膜孢酵母β-葡萄糖苷酶基因（BGL1）和潮霉素选择性标记hyg的重组质粒pPIC-gpd-bgl-hyg,通过酵母染色体同源重组,将BGLl基因整合进入工业酒精酵母的染色体上。重组酵母可以在以纤维二糖为唯一碳源的培养基上生长,48h时β-葡萄糖苷酶酶活达到0.764U／mL。在玉米浓醪酒精发酵实验中,与宿主菌株相比,重组酵母醪液中纤维二糖含量减少约80％,达到了消耗醪液中纤维二糖含量的目的。     

能分泌活性α-淀粉酶(鼠胰)的稳定的酵母转化株

将鼠胰α-淀粉酶的cDNA插入酵母穿梭质粒,并位于啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的MFα1基因编码序列的启动子和分泌信号肽的后面。经这种重组质粒转 化的啤酒酵母即能合成和分泌有活性的α-淀粉酶,该酶能有效地水解培养基中的淀粉。已从不同的酵母株系得到遗传稳定的分解淀粉的细胞株。意味着可用酵母直接转化淀粉原料为酒精,在生产上这是很有意义的一步。     

扣囊复膜孢酵母b-葡萄糖苷酶基因在工业酿酒酵母中的表达

本文以工业酿酒酵母菌株( Saccharomyces cerevisiae Y )为研究对象,针对其复杂的生理生化遗传特性,建立了相对应的转化体系。以pRS41H质粒为基础载体,构建了含有工业酿酒酵母自身的gpd2启动子、终止子和扣囊复膜孢酵母的b-葡萄糖苷酶基因bgl的重组质粒pRS-gb。电击转化进入工业酿酒酵母细胞,潮霉素抗性筛选,获得重组菌。该重组菌可以在以纤维二糖为唯一碳源的培养基中生长,培养36 h,b-葡萄糖苷酶酶活达到0.967 u/ml。以纤维二糖为唯一碳源的酒精发酵中,酒精度可以达到0.92 g/l。这对工业生产中利用纤维素为原料发酵生产酒精具有重要意义。     

低双乙酰抗老化啤酒酵母工程菌的构建

用来源于啤酒酵母的γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶基因（GSH1）和铜抗性基因（CUP1）取代质粒pLZ-2中α-乙酰乳酸合成酶基因（ILV2）内部约2.3kb的DNA片段,构建成重组质粒pICG。限制酶酶切质粒pICG后获得在基因GSH1和CUP1两端含有ILV2序列的6.0kb的DNA片段。用此片段转化啤酒酵母YSF31,得到铜抗性高的转化子。并通过PCR和α-乙酰乳酸合成酶（AHAS）活性测定筛选到酵母工程菌。小试实验结果表明酵母工程菌谷胱甘肽含量比受体高34％,而双乙酰含量是受体的75％。其他发酵指标并没有发生改变。中试实验表明酵母工程菌发酵周期缩短3d,而且成品啤酒的保鲜时间延长50％。由于DNA操作过程中没有外源基因介入,因此啤酒酵母工程菌为生物安全的自克隆菌株,具有重要的实际应用价值。     

MXR1基因对毕赤酵母工程茵代谢调控的影响

为了研究毕赤酵母中转录因子Mxrlp在毕赤酵母代谢调控中所起的作用,构建一株以南极假丝酵母脂肪酶B基因(CALB)作为报告基因,MXR1基因完全缺失的毕赤酵母基因工程菌株.将重组质粒pPIC9K-CALB转化毕赤酵母GS115,利用三丁酸甘油酯平板筛选得到分泌表达CALB的重组茵GS115/pPIC9K-CALB.通过重叠延伸PCR方法获得一段中间含有博来霉素抗性基因sh ble,两翼大约各有1 200 bp与毕赤酵母MXR1基因上下游同源的基因片段,将此片段用氯化锂法转化毕赤酵母细胞GS1 15/pPIC9 K-CALB后,利用博来霉素抗性及CALB酶活力丧失双重筛选的方法得到一株MXR1基因完全缺失的毕赤酵母基因工程菌株.该菌株在以甲醇为唯一碳源的培养基中不生长,在以乙醇、葡萄糖或者甘油为唯一碳源的培养基中生长缓慢.结果表明转录Mxrlp因子在毕赤酵母中的多条代谢途径中起着关键性的作用,主要涉及甲醇、乙醇、甘油和葡萄糖等代谢途径.     

扣囊复膜孢酵母β-葡萄糖苷酶基因在毕赤酵母中的克隆与表达

利用PCR技术,从扣囊复膜孢酵母的总DNA中扩增得到β-葡萄糖苷酶（β-Glucosidase）基因（BGL1）,长度为2596 bp,连接到pGEM-T载体上,用限制性内切酶切下目的基因,插入到巴斯德毕赤酵母表达载体pPIC9K中,使之位于α-因子信号肽下游,且与之同框,构建成重组质粒pSHL9K.通过电转化将重组质粒pSHL9K插入到Pichia pastoris GS115菌株染色体中,获得高效表达BGL1基因的毕赤酵母重组工程菌株.重组酶的最适温度为50℃,最适pH为5.4.培养基中β-葡萄糖苷酶活性最高可达47U/mL.