[發明專利]一株耐高溫釀酒酵母菌株及其構建

在審

• 申請號: 201710545536.5
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107858298A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 董健;付肖蒙;肖冬光;郝愛麗;郭學武;張翠英
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: C12N1/18
• 分類號: C12N1/18;C12N13/00;C12N15/01;C12N15/09;C12P7/06;C12R1/865
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及基因工程領域，具體是涉及一株耐高溫釀酒酵母菌株及其構建方法。

背景技術：

燃料乙醇是目前全球公認的最為成熟的汽油代替燃料。作為一種可以再生的液體燃料，燃料乙醇在緩解大氣污染、減少溫室氣體排放、降低對進口石油依賴、激活農村經濟以及提高農戶收入等方面都起著十分重要的作用，因此在全球多個國家和地區得到了推廣使用。燃料乙醇已經成為國際上最為關注的可再生能源之一。2015年全球燃料乙醇的產量達到了983 億升，占總生物液體燃料(包括乙醇、生物柴油和氫化植物油)產量(約1307億升)的75％，成為全球最主要的液體可再生燃料，也是交通領域公認的汽油代替燃料。20世紀70年代，一些學者在對纖維素發酵產乙醇的研究過程中，為了防止糖積累和終產物的抑制作用，進而提高纖維素酶的催化水解效率，提出了同步糖化發酵(Simultaneous Saccharification and Fermentation，SSF)模式，并受到了廣泛的重視。目前主流的干法乙醇工藝都采用了同步糖化發酵技術，即將糖化酶和酵母同時加入發酵罐中，糖化酶將液化工段所獲得的糊精進一步分解為酵母可以利用的還原糖，酵母將還原糖轉化為乙醇。然而，SSF中有一個最重要的問題就是最佳酶解溫度(45℃～50℃)和乙醇的發酵溫度(25℃～35℃)不協調，這使得酵母菌的發酵和纖維素的酶解難以同步進行，因此選育耐高溫酵母菌是解決這一問題的關鍵。

在乙醇的發酵過程中，當發酵醪液的溫度超過38℃時，就必須使用冷卻水進行降溫，否則就會對釀酒酵母的活性產生抑制，影響乙醇的產率以及還原糖的利用率，增大生產成本。高溫發酵具有發酵速度快、更適用于同步糖化發酵工藝、縮短發酵周期、節省冷卻水用量、降低發酵原料黏度、降低生產成本等優點，因此，選育耐高溫的釀酒酵母菌株在工業應用方面具有重要意義。本研究在釀酒酵母AY12的基因背景下，結合ARTP離子誘變、基因組重排以及高溫馴化等育種手段，選育耐高溫釀酒酵母。然而關于耐高溫釀酒酵母，目前還沒有比較成熟的市場化產品。

發明內容：

本發明解決的技術問題是利用ARTP離子誘變、基因組重排和高溫馴化構建出一株耐高溫釀酒酵母菌株。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明提供的釀酒酵母菌株是對高溫具有一定耐受性的酵母菌株。獲得高耐受釀酒酵母菌株的出發酵母菌株為釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)CICC32315，保存于中國工業微生物菌種保藏管理中心，公眾可購買獲得。

所述的耐高溫酵母在同樣的生長條件下與原始菌株相比耐高溫能力提高了一倍以上而且耐鹽能力明顯強于原始菌株。

所篩選出的菌株經過馴化后與安琪耐高溫干酵母相比乙醇產量也明顯提高，而且殘糖含量也有所下降。同時細胞存活率也明顯提高。

由于釀酒酵母的生活史具有特殊性，其單倍體和雙倍體細胞均可以以營養體的形式存在。誘變劑處理釀酒酵母的作用是隨機的，當處理單倍體細胞時，有可能出現幾個基因同時發生突變，但其中某個突變會導致菌株死亡的情況。這就導致了在篩選過程中某些正向突變的丟失；相反，如果用二倍體細胞進行誘變，即使產生了一個致死突變，只要其等位基因沒有發生該突變，則菌株依然可以存活下來，從而擴大了突變點的范圍。為了成功構建原始突變文庫，用于之后的基因組重排，我們最終決定選用二倍體釀酒酵母菌株作為出發菌株。

因為與實驗室保存菌株AY12和AY15相比，從工業生產菌種中分離出來的菌株AY12-G 具有良好的發酵性能以及高溫耐受性，故選用菌株AY12-G作為ARTP離子誘變、基因組重排和高溫馴化相結合育種實驗中的出發菌株。