24518.青霉swollenin的基因克隆表達及促進纖維素酶活性研究

1、一摘要木質(zhì)纖維素是地球上含量最豐富的可再生資源，主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等成分構(gòu)成。木質(zhì)纖維素可經(jīng)預處理和纖維素酶水解轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑葐翁?，后者可?jīng)微生物發(fā)酵生產(chǎn)纖維素乙醇，這一途徑的開發(fā)和工業(yè)化對緩解當前日益嚴重的能源危機和溫室效應具有重要意義。然而，木質(zhì)纖維素中的纖維素組分因氫鍵而形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)(纖維素微纖絲)，而且纖維素微纖絲又和半纖維素、木質(zhì)素等通過氫鍵形成牢固的復雜網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，使得木質(zhì)纖維素難以被纖維素酶水解。纖維素酶對纖維素

2、的水解效率低下是纖維素乙醇工業(yè)化生產(chǎn)的主要瓶頸之一。植物擴張蛋白是從植物細胞壁中分離的一類蛋白，它沒有水解酶活性，但可以破壞纖維素微纖絲之間或微纖絲和其它細胞壁多糖之間的氫鍵，具有松弛細胞壁結(jié)構(gòu)和促進細胞生長的功能。Swollenin是絲狀真菌中與植物擴張蛋白同源的一類蛋白，它也具有破壞植物細胞壁和棉纖維結(jié)構(gòu)的功能。纖維素難以被纖維素酶降解的主要原因是因氫鍵而形成的牢固結(jié)構(gòu)，因此，能破壞氫鍵的Expansin和Swollenin有可能成

3、為促進纖維素酶水解活性的輔助因子。尋找新的Expansin或Swollenin、深入研究其作用機制可為提高纖維素酶的水解活性提供新的途徑。本工作從海洋水樣中篩選到一株纖維素酶活力較高的草酸青霉菌株(PenicilliumoxalicumHZ7)，克隆了其swollenin基因，實現(xiàn)了該基因在里氏木霉的高效重組表達和純化，深入研究了該蛋白對纖維素酶水解效率的促進作用。相關(guān)的研究結(jié)果如下：1獲得了纖維素酶活較高的草酸青霉(Penicilli

4、umoxalicum)菌株。在廣東深圳南澳、紅樹林和惠州等海域采集海水，在以羧甲基纖維素(CMC)為唯一碳源的平板上篩選到約100個菌株。經(jīng)液體培養(yǎng)和纖維素酶活力測定，約20個菌株具有較明顯的纖維素酶活，其中一株HZ7活力達到17FPU／mL，高于常見菌株里氏木霉QM9414。用形態(tài)學觀察、18SrDNA序列分析和Biolog微生物自動分析系統(tǒng)等技術(shù)對HZ7進行分類學鑒定，確定菌株HZ7為草酸青霉(Penicilliumoxalicum