藍藻生物燃料中典型萜類物質的代謝工程研究.pdf

1、世界人口增長和工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展對能源的需求越來越大，生物燃料作為一種可替代傳統(tǒng)燃料的環(huán)境友好型可再生能源受到了人們的關注。目前美國等發(fā)達國家和地區(qū)對生物燃料的重視程度和研究成績都遠領先于中國，主要的研究方向是以光合微生物為平臺生產(chǎn)人們需要的生物燃料和高價值產(chǎn)品。藍藻是作為第三代生物燃料的重要原料，利用太陽能固定CO2轉化成各種形式的生物能，極具應用前景。而萜類物質家族龐大，能作為傳統(tǒng)燃料的替代品，還是應用廣泛的高價值化合物。因此，如何以藍

2、藻為代謝平臺生產(chǎn)萜類物質是這一領域的研究重點，然而現(xiàn)階段國內關于這部分的研究仍較空白。本實驗以藍藻為實驗研究對象，在了解其MEP代謝路徑的基礎上，通過代謝工程調控方法，在藍藻Cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC7942表達高效的外源關鍵萜類合成酶基因（檸檬烯合成基因和法呢烯合成酶基因），在藍藻Synechocystis sp. PCC6803中驗證鯊烯環(huán)化酶基因敲除后的產(chǎn)物累計，以此探索增

3、強或阻礙關鍵酶的表達對藍藻細胞萜烯產(chǎn)物累積和細胞生長的影響。目標產(chǎn)物分別包括單萜－檸檬烯，倍半萜－法尼烯和三萜-鯊烯。主要研究結果如下：
　　1.通過構建含有檸檬烯合成酶基因LS的質粒，并成功表達LS基因，證明了檸檬烯合成酶基因 LS是檸檬烯的合成的關鍵， Cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC7942具備生產(chǎn)檸檬烯的能力。且不同的啟動子對相同基因的表達有影響，同時具有Ptrc啟動子和

4、核糖體結合位點（RBS）的菌株產(chǎn)量最高，日平均產(chǎn)率達到53.0μg/L/OD/day，因此要提高產(chǎn)量需要篩選出高效的啟動子。
　　2.通過構建含有法呢烯合成酶FS基因的質粒，并成功表達FS基因通，證明了法呢烯合成酶基因FS是法尼烯合成的關鍵，且藍藻細胞PCC7942同樣具備法呢烯合成路徑中必要的原料和酶。
　　3.驗證了鯊烯下游鯊烯藿烯環(huán)化酶基因Shc的敲除的確能積累鯊烯，藍藻突變株 Synechocystis sp. PC