[發明專利]一種高效發酵蔗糖的重組拜氏梭菌以及提高拜氏梭菌蔗糖發酵性能的方法

有效

• 申請號: 201810296780.7
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108504616B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 林麗華;湯宏赤;張志凱;郭媛;閉德武;龐浩
• 申請（專利權）人: 廣西科學院
• 主分類號: C12N1/21
• 分類號: C12N1/21;C12P7/16;C12R1/145
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明利用基因工程的方法，在拜氏梭菌中成功的實現了蔗糖轉運蛋白SUT1和蔗糖酶SUC2的異源表達，再利用發酵工程的方法，以蔗糖為唯一碳源的條件下直接發酵蔗糖生產生物丁醇。與野生拜氏梭菌菌株發酵蔗糖相比較，本發明構建的重組拜氏梭菌發酵蔗糖的方法提高了拜氏梭菌蔗糖發酵性能，丁醇產量顯著增加。

技術領域

本發明屬于基因工程技術領域，具體涉及的是一種利用基因工程構建一種高效發酵蔗糖產丁醇的重組拜氏梭菌。

背景技術

丁醇被認為是最有發展潛力的新型液體燃料之一。隨著石油資源的枯竭及原油價格的不斷上漲，世界各國對能源安全和資源安全的憂慮日增，所以微生物發酵生產丁醇倍受人們的青睞。

我國目前生產生物丁醇主要以玉米為原料，利用丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutylicum)發酵生產丁醇，如華北制藥華盈有限公司菌種Clostridiumacetobutylicum HY1710、中國科學院上海植物生理研究所選育的Clostridiumacetobutylicum EA2018菌株、中國科學院微生物研究所選育的Clostridiumacetobutylicum SB-1CGMCC No.2287菌株。而國外使用的菌種主要是拜氏梭菌，利用糖蜜發酵生產丁醇。拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii)是能夠發酵產生丁醇的四種梭菌之一，在發酵過程中利用碳源產生丁醇、丙酮、乙醇以及少量的乙酸和丁酸。拜氏梭菌除了能利用葡萄糖外，還能利用木糖、果糖、半乳糖、葡萄糖醇等多種碳源。

原料轉化率低是制約丁醇發酵生產的主要因素之一。為了解決上述問題，各國科研工作者致力于選育能夠高效利用生物原料發酵的拜氏梭菌菌種，以提高丁醇的生物發酵效率。然而選育方法具有一定的隨機性，篩選得到的拜氏梭菌發酵利用碳源的性能無法確切控制。并且野生資源是有限的，基因工程改造相對于菌種選育具有很大程度的可控性和可操作性，是提高生物丁醇發酵性能的有效方法之一。

發明內容

本發明提供了一種高效發酵蔗糖的重組拜氏梭菌，提高了拜氏梭菌發酵生產丁醇的效率。

本發明還提供了一種提高拜氏梭菌蔗糖發酵性能的方法，極大的促進蔗糖生物質在生物燃料和高附加值化學品生產工業中的應用。

本發明的技術方案如下：

本發明提供了一種高效發酵蔗糖的重組拜氏梭菌，所述重組拜氏梭菌中含有蔗糖轉運蛋白基因SUT1。

優選的，所述蔗糖轉運蛋白基因SUT1來自馬鈴薯基因組，其GenBank登錄號為NM_001318624.1。

優選的，所述重組拜氏梭菌中還含有蔗糖酶基因SUC2。

優選的，所述蔗糖酶基因SUC2來自釀酒酵母基因組，其GenBank登錄號為NM_001179510。

優選的，所述重組拜氏梭菌的原始菌株為模式拜氏梭菌菌株或工業拜氏梭菌菌株，或者為經過誘變或遺傳改造后的拜氏梭菌菌株。

本發明還提供了一種提高拜氏梭菌蔗糖發酵性能的方法，包括以下步驟：

(1)構建含蔗糖轉運蛋白基因SUT1的表達載體pSOS95-stSUT1；

(2)構建異源表達SUT1基因的重組拜氏梭菌；

(3)所述重組拜氏梭菌在蔗糖為碳源的條件下厭氧發酵，產生生物丁醇。

優選的，所述步驟(1)和步驟(2)替換為：

(1’)構建含蔗糖轉運蛋白基因SUT1和蔗糖酶基因SUC2的表達載體pSOS95-stSUT1-SUC2；

(2’)構建異源表達SUT1基因和SUC2基因的重組拜氏梭菌。