[發(fā)明專利]提高菌株抗逆性的方法及基因在提高菌株抗逆性中的應(yīng)用

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• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114891916A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李春;秦磊;劉夏
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: C12Q1/6895
• 分類號: C12Q1/6895;C12N15/81;C12N15/70;C12N15/90;C12N15/31;C12N1/19;C12N1/21;C12R1/865;C12R1/19
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 石明;黃健

本發(fā)明提供一種提高菌株抗逆性的方法以及通過該方法篩選得到的基因在提高菌株抗逆性中的應(yīng)用。本發(fā)明第一方面提供一種提高菌株抗逆性的方法，包括如下步驟：將具備抗逆性的菌株和不具備抗逆性的菌株在脅迫條件下培養(yǎng)，培養(yǎng)結(jié)束后進行轉(zhuǎn)錄組測序，分析得到顯著上調(diào)基因；將所述顯著上調(diào)基因轉(zhuǎn)入目標菌株，得到能夠表達所述顯著上調(diào)基因的目標菌株。本發(fā)明通過分析抗逆菌株的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，挖掘相關(guān)的抗逆基因，并通過基因工程手段將抗逆基因轉(zhuǎn)入菌株中，有助于提高菌株的抗脅迫能力，實現(xiàn)菌株在脅迫條件下的快速生長與代謝，并且所獲得的菌株遺傳性能穩(wěn)定，適合發(fā)酵產(chǎn)業(yè)工業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高菌株抗逆性的方法以及通過該方法篩選得到的基因在提高菌株抗逆性中的應(yīng)用，涉及生物工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在綠色可持續(xù)的經(jīng)濟驅(qū)動下，生物制造成為提升21世紀產(chǎn)業(yè)化的重要技術(shù)。菌株已經(jīng)用于大宗化學(xué)品、醫(yī)藥產(chǎn)品、植物天然產(chǎn)物、生物燃料等一系列物質(zhì)的生物合成，然而在菌株發(fā)酵過程中，經(jīng)常面臨著各種“脅迫因子”，例如高溫、酸堿、高滲透壓、有機溶劑等，這些脅迫因子會抑制菌株生長代謝及生產(chǎn)性能。傳統(tǒng)的消除脅迫方法是控制發(fā)酵工藝，但工藝優(yōu)化耗能過多，不利于低碳、低成本的綠色發(fā)展模式，為了能夠在實際的生物轉(zhuǎn)化過程中達到節(jié)能、減排、降耗、增效、提質(zhì)的生產(chǎn)特性，菌株除了具有強大的代謝水平外，還應(yīng)具有抗逆的生理特性；但是，工業(yè)菌株抗脅迫能力的不同，導(dǎo)致生產(chǎn)成本差異較大，抗脅迫能力強的菌株無疑更具成本效益，因此，提高菌株對多種脅迫的抗逆性是提高生產(chǎn)效率、降低經(jīng)濟成本的關(guān)鍵。

提高菌株脅迫抗逆性的方法包括非理性方法和理性方法，非理性方法包括對基因的隨機突變、物理化學(xué)誘變以及菌株的實驗室適應(yīng)性進化等，隨著合成生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，也通過表達抗逆功能基因和動態(tài)調(diào)控等理性方法得到抗逆菌株，目前，已報道的抗逆功能基因主要包括調(diào)控細胞壁和細胞膜、DNA修復(fù)、氧化應(yīng)激、能量產(chǎn)生和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的相關(guān)基因以及外排泵、熱激蛋白和全局轉(zhuǎn)錄因子等，如發(fā)明人應(yīng)漢杰通過利用CRISPR-Cas9技術(shù)敲除基因Cln3后得到基因工程菌對比原始釀酒酵母菌株增加了生物產(chǎn)量，縮短了發(fā)酵周期，通過過表達轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子Mig1基因，得到了耐受15％濃度乙醇的基因工程菌株。

新抗逆基因的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用是改善菌株脅迫抗逆性，提高生產(chǎn)性能的有效手段，是本領(lǐng)域技術(shù)人員持續(xù)關(guān)注的熱點之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種提高菌株抗逆性的方法以及通過該方法篩選得到的基因在提高菌株抗逆性中的應(yīng)用，用于提高菌株的脅迫抗逆性。

本發(fā)明第一方面提供一種提高菌株抗逆性的方法，包括如下步驟：

將具備抗逆性的菌株和不具備抗逆性的菌株在脅迫條件下培養(yǎng)，培養(yǎng)結(jié)束后進行轉(zhuǎn)錄組測序，比較具備抗逆性的菌株和不具備抗逆性的菌株的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，按基因的轉(zhuǎn)錄水平進行排序，分析得到顯著上調(diào)基因；

將所述顯著上調(diào)基因轉(zhuǎn)入目標菌株，得到能夠表達所述顯著上調(diào)基因的目標菌株。

本發(fā)明提供一種提高菌株抗逆性的方法，通過分析具備抗逆性的菌株和不具備抗逆性的菌株的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，挖掘相關(guān)抗逆基因，并通過基因工程手段轉(zhuǎn)入目標菌株中，有助于提高目標菌株的抗脅迫能力，實現(xiàn)菌株在脅迫條件下的快速生長與代謝，并且所獲得的菌株遺傳性能穩(wěn)定，適合發(fā)酵產(chǎn)業(yè)工業(yè)化應(yīng)用。

在一種具體實施方式中，圖1為本發(fā)明一實施例提供的提高菌株抗逆性方法的流程圖，如圖1所示，具體包括如下步驟：

首先，將具備抗逆性的菌株和不具備抗逆性的菌株在脅迫條件下培養(yǎng)，培養(yǎng)結(jié)束后進行轉(zhuǎn)錄組測序；

在公開號為CN 111334442 A的中國專利提供的耐高溫釀酒酵母的基礎(chǔ)上，本發(fā)明選用該菌株作為具備抗逆性的菌株，具體地，所述具備抗逆性的菌株為釀酒酵母，所述釀酒酵母保藏于中國普通微生物菌種保藏管理中心，保藏編號為CGMCC No.16831；不具備抗逆性的菌株可以為常規(guī)工業(yè)釀酒酵母。