《嗜熱芽孢桿菌木糖厭氧發酵製備乙醇新代謝途徑的研究》是依託南京林業大學，由歐陽嘉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：嗜熱芽孢桿菌木糖厭氧發酵製備乙醇新代謝途徑的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：歐陽嘉
- 依託單位：南京林業大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
木糖高效生產乙醇是植物纖維原料全組分利用的難點之一，多年來一直未能實現有效突破。現有天然酵母及工程菌進行木糖發酵乙醇存在工業生產調控難度大、乙醇產率低等多方面問題，前期工作發現用於乳酸發酵的嗜熱芽孢桿菌木糖厭氧代謝具有途徑單一，糖酸轉化率高的優勢。本項目擬藉助嗜熱芽孢桿菌近乎完美的木糖厭氧代謝上游途徑，採用基因敲除技術進行代謝途徑改造，截斷或抑制乳酸生成途徑，改變代謝通量分配，打通乙醇合成途徑，最終實現厭氧條件下木糖生產乙醇。項目的研究成果不僅有利於深入揭示嗜熱芽孢桿菌木糖厭氧代謝機理，還可以為嗜熱芽孢桿菌利用植物纖維原料合成生物化學品的代謝調控奠定理論基礎和實踐支撐，並為木糖高效生產乙醇的途徑改造提供新思路。
結題摘要
本項目以能高效利用木糖的嗜熱芽孢桿菌為研究對象，通過電漿誘變育種技術進一步提高了嗜熱芽孢桿菌木糖厭氧發酵製備乳酸性能；對嗜熱芽孢桿菌NL01進行全基因組測序獲得GC含量為46.23%的144個Contig，基因組全長為3,505,081 bp；考察了厭氧條件下嗜熱芽孢桿菌葡萄糖和木糖轉錄譜差異，對差異表達的793個基因進一步篩選分析獲得12個高豐度差異表達的基因作為該菌株高效木糖代謝途徑中的關鍵基因進行螢光定量PCR驗證，並初步探索了嗜熱芽孢桿菌遺傳操作平台和基因敲除體系。項目還基於大腸桿菌體系採用基因敲除技術進行代謝途徑改造，截斷或抑制代謝旁路途徑：丙酮酸甲酸裂解酶（pflB）、D-乳酸脫氫酶（ldhA），乙酸激酶（adhE）、磷酸轉乙醯酶（pta）和富馬酸還原酶（frdA），導入嗜熱芽孢桿菌木糖厭氧代謝關鍵基因木糖異構酶、木酮糖激酶和乳酸脫氫酶，重構了厭氧條件下木糖代謝途徑，實現厭氧條件下木糖生產乙醇和乳酸，大幅度提高了宿主菌木糖轉化效率。項目的研究成果不僅有利於深入揭示嗜熱芽孢桿菌木糖厭氧代謝機理，還可以為利用植物纖維原料合成生物化學品的代謝調控奠定理論基礎和實踐支撐，並為木糖高效生產乙醇的途徑改造提供啟發。
