代谢工程改造运动发酵单胞菌用于提高乙醇产量

目的:采用可以在运动发酵单胞菌中表达的操纵子构建重组运动发酵单胞菌,用于提高该细菌对高温高糖的耐受性和提高乙醇产量.方法:用外来的YfdZ、MetB和Hsp构建的多顺反子质粒,转化运动发酵单胞菌而使其获得新的代谢途径.在玉米水解液中,验证了该多顺反子质粒对运动发酵单胞菌产生乙醇的影响.结果:与对照菌相比,在37℃和糖浓度为28%的培养条件下,该基因工程菌的乙醇产量提高到183.2%.在37℃,糖浓度为28%并添加氮源的条件下,该基因工程菌的乙醇产量提高到148.0%.结论:YfdZ、MetB及Hsp三种基因的共同作用能显著提高运动发酵单胞菌的乙醇产量和发酵温度.     

产乙醇运动发酵单胞菌的研究进展

运动发酵单胞菌作为天然生产乙醇的主要微生物之一,具有特殊的Entner Doudoroff途径和其他一些特殊的糖代谢和能量代谢方式,因此具有乙醇产率高和乙醇耐受力强的显著特点。通过简述运动发酵单胞菌的糖代谢和能量代谢、乙醇和高渗透压等耐性及其遗传改造三方面的研究进展,阐明其应用于燃料乙醇生产的巨大潜力     

氯化镁对运动发酵单胞菌乙醇产率及耗糖的影响

研究了不同氯化镁浓度的合成培养基和复合培养基中,运动发酵单胞菌的乙醇产量及培养基中的残糖量。结果表明,在复合培养基和合成培养基中,乙醇产量最高、残糖量最低的最佳氯化镁浓度分别为0.005mol/L和0.01mol/L。     

一株葡萄糖和木糖共发酵高效产乙醇重组运动发酵单胞菌的性能评价

木糖是木质纤维素原料水解液中的第二大组分,木糖和葡萄糖的充分利用是有经济性地生产纤维素乙醇的关键。通过基因克隆手段构建了一株可以高效利用木糖产乙醇的重组运动发酵单胞菌Zymomonas mobilis TSH01,并进行了利用单糖溶液、混合糖溶液及玉米秸秆水解液发酵产乙醇效率的研究。结果表明,利用单一葡萄糖或单一木糖溶液发酵时,当糖浓度为8%、发酵72 h后,糖利用率分别为100%和98.9%,乙醇代谢收率分别为87.8%和78.3%;利用8%葡萄糖和8%木糖的混合溶液发酵时,72 h后,葡萄糖和木糖的利用率分别为98.5%和97.4%,乙醇代谢收率为94.9%。利用含3.2%葡萄糖和3.5%木糖的玉米秸秆水解液发酵72 h后,葡萄糖和木糖的利用率分别为100%和92.3%,乙醇代谢收率为91.5%。此外,磷酸二氢钾对发酵过程中木糖利用率以及乙醇收率的提高有明显促进作用。     

运动发酵单胞菌积累聚羟基丁酸提高乙醇产量

运动发酵单胞菌是一种很有潜力的酒精生产菌。PHB是生物合成的一种聚酯,有研究表明,该类物质在微生物体内的积累能够提高宿主菌的抗逆能力。本文对运动发酵单胞菌进行了如下改造：将PHB合成操纵子phbCAB与来源于运动发酵单胞菌的丙酮酸脱羧酶的启动子准确融合,插入广泛宿主载体pBBR1MCS-1中,并利用电转化的方法转入运动发酵单胞菌中。在重组菌中检测到了PhaA和PhaB的酶活;并首次在运动发酵单胞菌中实现了PHB的积累。摇瓶实验表明,前48小时重组菌的乙醇积累量提高了约10%,后续发酵中可能由于葡萄糖耗尽,重组菌与野生菌乙醇积累量差别不大。     

运动发酵单胞菌乙醇脱氢酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

采用PCR技术,以基因组DNA为模板克隆得到运动发酵单胞菌(Zyrnomonas mobilis)乙醇脱氢酶(alcohol dehydrogenaseⅡ)基因adhB,连接到表达载体pSE380上,得到重组质粒pSE-adhB。将此重组质粒转化到大肠杆菌菌株DH5α中,重组菌株经IPTG诱导后,在乙醛指示平板检测到乙醇脱氢酶活性。SDS-PAGE电泳结果显示出明显的40KD特异性蛋白质条带。重组菌株经诱导培养,每毫升发酵液酶活力为5u。     

重组运动发酵单胞菌的构建及木糖利用特性研究

将大肠杆菌(Escherichia coli)木糖代谢的关键酶基因.引入到运动发酵单胞菌中,获得能利用木糖发酵生产乙醇的重组工程菌株PZM.混合糖发酵过程中,重组菌利用葡萄糖和木糖生成乙醇的效率分别达到理论值的81.2%和63.1%.     

耐高温酵母乙醇间歇发酵动力学研究

该研究采用耐高温型酵母,在不同葡萄糖浓度(5%~30%wt)下进行了乙醇间歇发酵的动力学研究,确定了适合该酵母的最佳底物浓度范围为16%~20%(wt)。同时选取合适的动力学模型,通过实验数据的非线性性拟合,得出了不同底物浓度下对应的动力学参数值,并分析了各动力学参数值随底物浓度增加而变化的趋势。结果显示,该酵母的最大比生长速率μmax随着葡萄糖浓度的增加而有所降低,且呈线性关系:μmax=0.3161-4.1820×104s(100g/L相似文献   

厌氧、还原剂和氧气对运动发酵单胞菌生长的影响

研究了厌氧、加还原剂和好氧条件下运动发酵单菌ＡＴＣＣ２９１９２和ＡＴＣＣ ３５００的生长速率及生长量。在复合培养基不加还原剂的厌氧条件下,生长速率最高,２９１９２和３５０００分别为０．３０９ｈ＾－１和０．４７２ｈ＾－１。２９１９２对还原剂和氧气比３５０００更为敏感。结果表明,还原剂还原力愈强,抑制生长的效应愈强,还原剂随浓度升高,毒性亦增强。     

运动发酵单胞菌在生物炼制中的研究进展

以木质纤维素生物质为原料的生物炼制技术已成为全球研发的热点和难点。欧盟国家和美国的中长期生物质能源发展路线图中均将木质纤维素生物炼制技术作为重要目标,但是目前整体水平尚处于中试阶段。我国的纤维素类生物质原料非常丰富,将其转化成燃料乙醇及生物基础化学品等具有较大的潜力,但当前要想实现商业化生产,还面临着很多瓶颈问题亟待解决。缺乏能够同时高效利用纤维素类水解物的发酵菌株,已成为纤维素生物质高效与高值转化的关键制约因素。运动发酵单胞菌是目前唯一一种通过ED途径兼性厌氧发酵葡萄糖的微生物,其独特的代谢途径使其成为构建产乙醇工程菌的优选宿主之一;同时由于该菌具有较高的糖利用效率等优点,也是其他生物基化学品生产的重要候选平台微生物,如山梨醇、葡萄糖酸、丁二酸和异丁醇等。本文从该菌的研究历程、分子生物学基础、菌种改良及该菌在生物能源及生物基化学品等生物炼制体系中的应用研究角度进行了综述,并提出该菌可作为纤维素生物质生物炼制系统的新的重要平台微生物。     

嗜热性乙醇发酵的研究进展

本文介绍了嗜热硫化氢梭菌,布氏嗜热厌氧细菌、乙醇嗜热厌氧杆菌,热纤梭菌等嗜热乙醇苗的生长特性以及嗜热性乙醇发酵过程中与终产物形成相关的酶学特性和代谢调控机理,最后讨论了几种提高乙醇产量的技术。     

厌氧、还原剂和氧气对运动发酵单胞菌生长的影响

研究了厌氧、加还原剂和好氧条件下运动发酵单胞菌ＡＴＣＣ２９１９２和ＡＴＣＣ３５０００的生长速率及生长量。在复合培养基不加还原剂的厌氧条件下,生长速率最高,２９１９２和３５０００分别为０．３０９ｈ^－１和０．４７２ｈ^－１。２９１９２对还原剂和氧气比３５０００更为敏感。结果表明,还原剂还原力愈强,抑制生长的效应愈强;还原剂随浓度升高,毒性亦增强。     

运动发酵单孢菌ZM4 adh Ⅱ基因的克隆及在大肠杆菌TOP10中的表达

利用高保真聚合酶从运动发酵单胞菌中克隆出乙醇脱氢酶基因,加A后克隆到pGM-T载体,测序验证无误。经酶切、酶连到表达载体pUC-18。形成重组质粒pUC-18-adhⅡ,转化到大肠杆菌TOP10中,经定性定量分析乙醇脱氢酶酶基因在大肠杆菌中高效表达,成功构建出乙醇脱氢酶基因的表达载体。     

半定量RT-PCR检测运动发酵单胞菌中外源基因转录水平的研究

本研究运用半定量RT-PCR法检测运动发酵单胞菌重组菌中外源基因xylB的转录水平。提取野生型运动发酵单胞菌CP4及其2个重组菌的总RNA, 检测无DNA污染后定量至同一浓度、并反转录为cDNA。观测目的基因xylB和内标基因16S rRNA的PCR扩增曲线、并确定合适的循环数, 选用相同量的cDNA为模板, PCR检测各样本中xylB相对16S rRNA的转录水平。结果表明野生型菌株CP4中xylB基因没有转录, 而两株重组菌中皆有xylB的转录本, 且转录丰度基本一致, 酶活测定也进一步证实该基因在重组菌中有效表达。该方法可用于鉴定运动发酵单胞菌中特定基因的转录水平, 是一种快速有效的检测方法。     

产L-乳酸的运动发酵单胞菌代谢工程菌株的构建

以运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)CP4基因组DNA为模板,采用PCR技术克隆得到其丙酮酸脱氢酶基因(pdc)同源下游p3片段,并连接到广谱宿主载体pBBR1MCS3-Ppdc-ldhL中构建了重组质粒pBBR1MCS3-Ppdc-ldhL-p3,将此重组质粒转化到受体菌Z.mobilis CP4中,分别以Ppdc和p3片段作为同源上游和下游片段,利用同源双交换重组技术将重组质粒中的ldhL基因置换了Z.mobilis染色体中的pdc基因,得到重组菌株Z.mobilis CP4(△pdc∷ldhL).测得重组菌株乳酸产量为10.8g/L,明显高于出发菌株,说明初步成功构建了产L-乳酸的运动发酵单胞菌代谢工程菌株.     

蔗渣水解液发酵乙醇的研究

研究了酵母（Ｐｉｃｈｉａｓｔｉｐｉｔｉｓ）Ｙ７１２４在限制供氧条件下尽管反应初期葡萄糖消耗速率大于木糖,但在一定时间后,葡萄糖的消耗速率变慢,而木糖消耗速率变快直至耗尽的现象。建立了气升柱以Ｐ．Ｓｔｉｐｉｔｉｓ转化木糖为目的和以溢流柱Ｓａｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｒｉｖｉｓｉａｅ转化残留葡萄糖为目的的串联发酵乙醇工艺,即流加５倍浓缩的蔗渣水解液,Ｄ＝０.１ｈ^－１,还原糖总利用率为９７.２％,酒精浓度为４６.５ｇ／Ｌ,生产率为４.１ｇ／Ｌ·ｈ。