過表達(dá)鋅響應(yīng)基因?qū)︶劸平湍该{迫耐性的影響.pdf

1、石油資源不可再生，且其運輸和使用過程中可能對環(huán)境造成污染，因此，作為可再生能源之一的燃料乙醇的生產(chǎn)，尤其是利用廉價木質(zhì)纖維素資源生產(chǎn)燃料乙醇受到普遍關(guān)注。釀酒酵母是廣泛用于燃料乙醇生產(chǎn)的微生物菌種，但其在木質(zhì)纖維素乙醇生產(chǎn)過程中會受到多種環(huán)境脅迫條件的影響，包括高濃度乙酸、高溫、以及終產(chǎn)物乙醇的毒性等，這些環(huán)境脅迫條件導(dǎo)致細(xì)胞活性和發(fā)酵效率降低。因此，選育耐性良好的工業(yè)釀酒酵母菌株對提高燃料乙醇的生產(chǎn)效率具有重要的意義。
　　本課

2、題組前期研究發(fā)現(xiàn)，硫酸鋅添加可提高絮凝酵母對環(huán)境脅迫的耐受性。轉(zhuǎn)錄組以及蛋白組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，一些鋅響應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá)在硫酸鋅添加組細(xì)胞中比對照水平上調(diào)，但鋅提高釀酒酵母環(huán)境脅迫耐性的機理還不清楚。本論文從相關(guān)組學(xué)研究結(jié)果中選取了不同代謝途徑相關(guān)的四個基因，包括精氨酸水解酶基因CAR1（其編碼產(chǎn)物水解精氨酸為鳥氨酸）;一氧化氮(NO)代謝相關(guān)的黃素血紅蛋白編碼基因YHB1;液泡蛋白酶B基因PRB1和調(diào)控鐵離子吸收的銅離子轉(zhuǎn)運相關(guān)金屬伴

3、侶蛋白基因ATX1，研究其過表達(dá)對釀酒酵母環(huán)境脅迫耐性的影響，并獲得鋅提高釀酒酵母環(huán)境脅迫耐性機理的認(rèn)識。
　　以工業(yè)釀酒酵母Sc4126作為宿主酵母菌株，獲得了以上四個基因過表達(dá)的重組釀酒酵母菌株。耐受性比較結(jié)果表明，與含有空載體的對照菌株相比，過表達(dá)目的基因的重組菌株(4126-ATX1、4126-YHB1、4126-PRB1、4126-CAR1)對乙酸、高溫、過氧化氫、乙醇等脅迫條件的耐受性顯著提高;脅迫條件下的乙醇發(fā)酵結(jié)果

4、表明，在5 g/L乙酸脅迫條件下，與對照菌株相比，四株重組菌株均可以縮短發(fā)酵時間達(dá)6h以上，乙醇發(fā)酵效率提高;在41℃高溫條件下，四株重組菌株均可以正常進(jìn)行發(fā)酵，而對照菌株則無法將葡萄糖完全耗完。乙酸脅迫條件下，4126-CAR1菌株對數(shù)期的胞內(nèi)鳥氨酸含量顯著高于對照菌株，而且和無脅迫對照條件比較，脅迫條件下CAR1過表達(dá)菌株更多氨基酸含量下調(diào)，提示氨基酸代謝在乙酸脅迫條件下在重組菌株中發(fā)生重構(gòu);4126-ATX1菌株胞內(nèi)鐵含量顯著高于