CN104831573A - 一种用酿酒酵母工程菌联合降解植物的木质素的方法 - Google Patents

一种用酿酒酵母工程菌联合降解植物的木质素的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104831573A
CN104831573A CN201410053275.1A CN201410053275A CN104831573A CN 104831573 A CN104831573 A CN 104831573A CN 201410053275 A CN201410053275 A CN 201410053275A CN 104831573 A CN104831573 A CN 104831573A
Authority
CN
China
Prior art keywords
saccharomyces cerevisiae
lignin
gene
expression
engineered yeast
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410053275.1A
Other languages
English (en)
Inventor
张爱联
符仙
杨穗珊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences
Original Assignee
Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences filed Critical Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences
Priority to CN201410053275.1A priority Critical patent/CN104831573A/zh
Publication of CN104831573A publication Critical patent/CN104831573A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0055Oxidoreductases (1.) acting on diphenols and related substances as donors (1.10)
    • C12N9/0057Oxidoreductases (1.) acting on diphenols and related substances as donors (1.10) with oxygen as acceptor (1.10.3)
    • C12N9/0061Laccase (1.10.3.2)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0065Oxidoreductases (1.) acting on hydrogen peroxide as acceptor (1.11)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y110/00Oxidoreductases acting on diphenols and related substances as donors (1.10)
    • C12Y110/03Oxidoreductases acting on diphenols and related substances as donors (1.10) with an oxygen as acceptor (1.10.3)
    • C12Y110/03002Laccase (1.10.3.2)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y111/00Oxidoreductases acting on a peroxide as acceptor (1.11)
    • C12Y111/01Peroxidases (1.11.1)
    • C12Y111/01013Manganese peroxidase (1.11.1.13)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y111/00Oxidoreductases acting on a peroxide as acceptor (1.11)
    • C12Y111/01Peroxidases (1.11.1)
    • C12Y111/01014Lignin peroxidase (1.11.1.14)
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C5/00Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
    • D21C5/005Treatment of cellulose-containing material with microorganisms or enzymes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用毕赤酵母工程菌联合降解植物的木质素的方法。属生物技术领域。从微生物中克隆锰过氧化物酶基因、木质素过氧化物酶基因和漆酶基因;构建含锰过氧化物酶基因的毕赤酵母表达载体、含木质素过氧化物酶基因的毕赤酵母表达载体和含漆酶基因的毕赤酵母表达载体。分别将以上所述的三种表达载体转化毕赤酵母,用G418抗性筛选而获得含锰过氧化物酶基因表达框架的毕赤酵母工程菌、含木质素过氧化物酶基因表达框架的毕赤酵母工程菌和含漆酶基因表达框架的毕赤酵母工程菌。将这三种工程菌与植物原料作用而联合降解植物的木质素。本发明的优点体现于:这三种毕赤酵母工程菌对木质素的降解作用强于当前应用于降解植物的木质素的天然的微生物。

Description

一种用酿酒酵母工程菌联合降解植物的木质素的方法
技术领域
本发明属于生物技术领域,涉及构建和应用微生物工程菌的方法。具体是应用微生物工程菌降解植物原料的木质素的方法。
背景技术
锰过氧化物酶(Manganese Peroxidase,MnP)、木质素过氧化物酶(Lignin Peroxidase,LiP)和漆酶(Laccase)具有共同降解木质素的作用。
植物资源不断再生,十分丰富。植物的基本成分是纤维素、半纤维素和木质素。其中在制造沼气和乙醇业中有用的成分是纤维素,次之是半纤维素。前者由葡萄糖构成,而后者由戊糖构成。这些糖都是转化为乙醇和沼气的物质。但是纤维素分子之间被木质素镶嵌,被镶嵌着的纤维素不能被水解。木质素是广泛存在于植物体中的无定形的、分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香性高聚物,形成纤维支架,结构十分稳定。欲利用纤维素则必须先降解木质素。当前用于降解木质素的方法有物理、化学和生物的方法。物理法主要是机械粉碎法、高温热解预处理以及辐射预处理等,但是物理法耗能大,并且需要特殊设备;化学法主要是酸或碱处理的方法。化学处理法具有工艺简单的特点,但是处理后的纤维素和半纤维素损失大,并且产生大量的酸碱废气物污染环境。与化学法和物理法相比,当前应用的生物法主要是应用天然的表达分泌降解木质素的酶的白腐真菌与植物原料作用而降解植物原料中的木质素。应用白腐真菌降解植物的木质素的优势在于,白腐真菌具有完整的降解木质素的酶系(锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶和漆酶),其不足之处是白腐真菌所含的锰过氧化物酶基因、木质素过氧化物酶基因和漆酶基因只是单拷贝,表达的酶的产量少,并且,白腐真菌生长缓慢,降解木质素的周期长。
酿酒酵母(saccharomyces cerevisiae)是常用于生产重组蛋白的微生物。酿酒酵母营养要求低,能将表达的蛋白分泌到胞外,并且它具有组成型强启动子:三磷酸甘油醛脱氢酶启动子(pGAP)。
发明内容
本发明构建含锰过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌、含木质素过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌和含漆酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌;用含锰过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌、含木质素过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌和含漆酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌与植物原料作用,通过工程菌分泌锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶和漆酶而降解植物原料的木质素。
本发明所采用的技术方案是:
1.克隆基因:用反转录PCR技术或PCR技术从含锰过氧化物酶基因的微生物、含木质素过氧化物酶的微生物和含漆酶基因的微生物中分别克隆锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶和漆酶基因。
2.通过PCR扩增或DNA序列合成获得构建表达载体所需的启动子、信号肽、转录终止子和抗性基因表达框架的DNA序列。
3.分别构建含锰过氧化物酶基因表达框架(酿酒酵母的磷酸甘油醛脱氢酶启动子的DNA序列-信号肽的DNA序列-锰过氧化物酶基因的DNA序列-转录终止子的DNA序列)的酿酒酵母表达载体、含木质素过氧化物酶基因表达框架(酿酒酵母的三磷酸甘油醛脱氢酶启动子的DNA序列-信号肽的DNA序列-木质素过氧化物酶基因的DNA序列-转录终止子的DNA序列)的酿酒酵母表达载体和含漆酶基因表达框架(酿酒酵母的磷酸甘油醛脱氢酶启动子的DNA序列-信号肽的DNA序列-漆酶基因的DNA序列-转录终止子的DNA序列)的酿酒酵母表达载体。以上所构建的表达载体除了含有基因表达框架之外,还有大肠杆菌复制起点、G418基因表达框架和氨苄青霉素基因表达框架。
3.通过电转化方法将以上构建的3种酿酒酵母表达载体分别转化酿酒酵母。根据G418抗性,筛选高拷贝重组了锰过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母重组子作为含锰过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌;筛选高拷贝重组了含木质素过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母重组子作为含木质素过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌;筛选高拷贝重组了漆酶基因表达框架的酿酒酵母重组子作为含漆酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌。
4.将以上构建的含锰过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌、含木质素过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌和含漆酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌进行混合而作为降解植物的木质素的酿酒酵母工程菌的混合菌。
5.将以上所述的含锰过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌、含木质素过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌和含漆酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌的混合菌与植物原料作用,通过工程菌分泌锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶和漆酶而联合降解植物的木质素。
本发明构建含锰过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌、含木质素过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌和含漆酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌,并将这三种酿酒酵母工程菌进行混合应用,将这种混合菌与植物原料作用,联合降解植物的木质素的优点体现于:
由于工程菌的构建选择了强的启动子调控基因,生产性能好的微生物作为工程菌构建的对象,并且选择高拷贝的重组子作为工程菌,所以,本发明构建的含锰过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌、含木质素过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌和含漆酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌的混合菌不仅具备酿酒酵母本身的营养要求低、生长繁殖迅速等特点,还具备工程菌的良好表达分泌降解木质素的酶系(锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶和漆酶)的功能,这三种工程菌的混合应用对植物的木质素的降解作用强于当前应用于降解植物的木质素的天然的表达分泌木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶的天然的微生物。
附图说明
附图1.酿酒酵母表达载体1。
Pgap.酿酒酵母的三磷酸甘油醛脱氢酶启动子;S.酿酒酵母交配因子α的信号肽(MFα的信号肽);mnp.锰过氧化物酶基因;TT.转录终止子;G418.G418基因表达框架;ColEl.大肠杆菌复制起点;AMP.氨苄青霉素基因表达框架;3'GAP.酿酒酵母的三磷酸甘油醛脱氢酶基因的3’末端200碱基序列(作为重组序列)。
附图2.酿酒酵母表达载体2。
Pgap.酿酒酵母的三磷酸甘油醛脱氢酶启动子;S.酿酒酵母交配因子α的信号肽;lip.木质素过氧化物酶基因;TT.转录终止子;G418.G418基因表达框架;ColEl.大肠杆菌复制起点;AMP.氨苄青霉素基因表达框架;3'GAP.酿酒酵母的三磷酸甘油醛脱氢酶基因的3’末端200碱基序列。
附图3.酿酒酵母表达载体3。
Pgap.酿酒酵母的三磷酸甘油醛脱氢酶启动子;S.酿酒酵母交配因子α的信号肽;lac漆酶基因;TT.转录终止子;G418.G418基因表达框架;ColEl.大肠杆菌复制起点;AMP.氨苄青霉素基因表达框架;3'GAP.酿酒酵母的三磷酸甘油醛脱氢酶基因的3’末端200碱基序列。
具体实施方式
下面采用非限定性实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
1.1获得酶基因及构建表达载体所需的相关原件
(1)PCR扩增酿酒酵母的磷酸甘油醛脱氢的启动子序列
用蜗牛酶裂解酿酒酵母的细胞壁,提取酿酒酵母基因组DNA,用如下引物:5’TCGAGTTTATCATTATCAAT3’和5’TCGAAACTAAGTTCTTGGTG3’)进行PCR扩增,PCR产物经序列测定和用NCBI提供的BLAST软件分析证明是酿酒酵母的三磷酸甘油醛脱氢酶基因的启动子序列。
(2)PCR扩增枯草芽孢杆菌的漆酶基因
用蜗牛酶裂解枯草芽孢杆菌的细胞壁,提取枯草芽孢杆菌基因组DNA,应用上游引物(5'AACCTAGGATGACACTTGAAAAATTTGTGGATGC3’)和下游引物(5’AAGCGGCCGCCTATTTATGGGGATCAGTTATA3’)进行PCR扩增,PCR产物经序列测定和用NCBI提供的BLAST软件分析证明是枯草芽孢杆菌的漆酶基因序列。
(3)应用反转录PCR扩增白腐真菌的木质素过氧化物酶基因和锰过氧化物酶基因
应用RNA提取试剂盒提取白腐真菌菌(白腐真菌模式菌种-黄孢原毛平革菌)的总RNA,以总RNA为模板,应用cDNA合成试剂盒反转录成cDNA。以上述合成的cDNA为模板,应用引物1(5’AAGAATTCGCCACCTGTTCCAACGGCAAGACCGTC3’)和引物2(5’AAGCGGCCGCCTAAGCACCCGGAGGCGGAGGGATGCG3’)进行PCR扩增,获得的PCR产物经序列分析和用NCBI提供的BLAST软件分析证明是白腐真菌的木质素过氧化物酶基因序列;以上述合成的cDNA为模板,应用引物3(5’CCGAATTCGCGGTCTGCCCCGACGGCACCCGCGTCA3’)和引物4(5’TTGCGGCCGCCTATGCGGGACCGTTGAACTGGACACC3’)进行PCR扩增,获得的PCR产物经序列分析和用NCBI提供的BLAST软件分析证明是白腐真菌的锰过氧化物酶基因序列
(4)应用PCR扩增酿酒酵母的rDNA序列
提取酿酒酵母基因组DNA,以基因组DNA为模板,应用上游引物(5’CCGGTACCaggttcacctacggaaaccttg3’)和下游引物(5’CCTTCGAAtgtctcaaagattaagccatgc3’)进行PCR扩增,获得的PCR产物经序列分析和用NCBI提供的BLAST软件分析证明是酿酒酵母基因组中的rDNA序列。
说明:
①酿酒酵母和枯草芽孢杆菌基因组DNA提取方法:将菌细胞加于9mg/ml的蜗牛酶溶液(蜗牛酶用1mol/L山梨醇溶解)于30℃振摇30分钟,然后按照常规的细菌基因组DNA提取方法提取其基因组DNA。
②引物5’端的8个碱基是酶切保护碱基(2个碱基)和DNA限制性内切酶识别位点(有下划线的6个碱基).
(5)合成如下G418抗性基因表达框架序列[如下序列有下划线的是酶切保护碱基(2个碱基)和DNA限制性内切酶识别位点(6个碱基),没有下划线的是G418抗性基因序列]
CCATCGATCCAATTCTGATTAGAAAAACTCATCGAGCATCAAATGAAACTGCAATTTATTCATATCAGGATTATCAATACCATATTTTTGAAAAAGCCGTTTCTGTAATGAAGGAGAAAACTCACCGAGGCAGTTCCATAGGATGGCAAGATCCTGGTATCGGTCTGCGATTCCGACTCGTCCAACATCAATACAACCTATTAATTTCCCCTCGTCAAAAATAAGGTTATCAAGTGAGAAATCACCATGAGTGACGACTGAATCCGGTGAGAATGGCAAAAGCTTATGCATTTCTTTCCAGACTTGTTCAACAGGCCAGCCATTACGCTCGTCATCAAAATCACTCGCATCAACCAAACCGTTATTCATTCGTGATTGCGCCTGAGCGAGACGAAATACGCGATCGCTGTTAAAAGGACAATTACAAACAGGAATCGAATGCAACCGGCGCAGGAACACTGCCAGCGCATCAACAATATTTTCACCTGAATCAGGATATTCTTCTAATACCTGGAATGCTGTTTTCCCGGGGATCGCAGTGGTGAGTAACCATGCATCATCAGGAGTACGGATAAAATGCTTGATGGTCGGAAGAGGCATAAATTCCGTCAGCCAGTTTAGTCTGACCATCTCATCTGTAACATCATTGGCAACGCTACCTTTGCCATGTTTCAGAAACAACTCTGGCGCATCGGGCTTCCCATACAATCGATAGATTGTCGCACCTGATTGCCCGACATTATCGCGAGCCCATTTATACCCATATAAATCAGCATCCATGTTGGAATTTAATCGCGGCCTCGAGCAAGACGTTTCCCGTTGAATATGGCTCATGGTACCAA
(6)合成MFα因子信号肽[如下序列有下划线的是酶切保护碱基(2个碱基)和DNA限制性内切酶识别位点(6个碱基),没有下划线的是α因子信号肽序列]:
TTGCATGCATGAGATTTCCTTCAATTTTTACTGCAGTTTTATTCGCAGCATCCTCCGCATTAGCTGCTCCAGTCAACACTACAACAGAAGATGAAACGGCACAAATTCCGGCTGAAGCTGTCATCGGTTACTCAGATTTAGAAGGGGATTTCGATGTTGCTGTTTTGCCATTTTCCAACAGCACAAATAACGGGTTATTGTTTATAAATACTACTATTGCCAGCATTGCTGCTAAAGAAGAAGGGGTATCTCTCGAGAAAAGAGAGGCTGAAGCTTACACTAGTGG
(7)合成转录终止子序列[如下序列有下划线的是酶切保护碱基(2个碱基)和DNA限制性内切酶识别位点(6个碱基),没有下划线的是转录终止子序列]:
TTACTAGTCCTTAGACATGACTGTTCCTCAGTTCAAGTTGGGCACTTACGAGAAGACCGGTCTTGCTAGATTCTAATCAAGAGGATGTCAGAATGCCATTTGCCTGAGAGATGCAGGCTTCATTTTTGATACTTTTTTATTTGTAACCTATATAGTATAGGATTTTTTTTGTCATTTTGTTTCTTCTCGTACGAGCTTGCTCCTGATCAGCCTATCTCGCAGCTGATGAATATCTTGTGGTAGGGGTTTGGGAAAATCATTCGAGTTTGATGTTTTTCTTGGTATTTCCCACTCCTCTTCAGAGTACAGAAGATTAAGTGAGAAGTTCGTTTGTGCAAGCTTATC GATGG
1.2构建酿酒酵母表达载体
(1)由专业的DNA序列合成公式合成大肠杆菌复制起点、AMP和3’GAP的两条碱基互补的双链,并且在每条DNA链序列的两端形成粘性末端。通过T4DNA连接酶的作用使其环化,形成DNA克隆载体。将这克隆载体命名为MQ。
(2)构建酿酒酵母表达载体1、酿酒酵母表达载体2和酿酒酵母表达载体3。
①构建酿酒酵母表达载体1:
通过DNA内切酶的酶切作用和T4DNA连接酶的连接作用依次将三磷酸甘油醛脱氢酶启动子、MFα因子信号肽、锰过氧化物酶基因、转录终止子和G418基因表达框架重组于MQ表达载体的多克隆位点,构建成酿酒酵母表达载体1(附图1)。在表达载体1中,三磷酸甘油醛脱氢酶启动子、MFα因子信号肽、锰过氧化物酶基因和转录终止子统称为含锰过氧化物酶基因的表达框架,它们的位置是:三磷酸甘油醛脱氢酶启动子-MFα因子信号肽-锰过氧化物酶基因-转录终止子。
②构建酿酒酵母表达载体2:
通过DNA内切酶的酶切作用和T4DNA连接酶的连接作用依次将三磷酸甘油醛脱氢酶启动子、MFα因子信号肽、木质素过氧化物酶基因、转录终止子和G418基因表达框架重组于MQ表达载体的多克隆位点,构建成酿酒酵母表达载体2(附图2)。在表达载体2中,三磷酸甘油醛脱氢酶启动子、MFα因子信号肽、木质素过氧化物酶基因和转录终止子统称为含木质素过氧化物酶基因的表达框架,它们的位置是:三磷酸甘油醛脱氢酶启动子-MFα因子信号肽-木质素过氧化物酶基因-转录终止子。
③构建酿酒酵母表达载体3:
通过DNA内切酶的酶切作用和T4DNA连接酶的连接作用依次将三磷酸甘油醛脱氢酶启动子、MFα因子信号肽、漆酶基因、转录终止子、G418基因表达框架和rDNA重组于MQ表达载体的多克隆位点,构建成酿酒酵母表达载体3(附图3)。在表达载体3中,三磷酸甘油醛脱氢酶启动子、MFα因子信号肽、漆酶基因和转录终止子统称为含漆酶基因的表达框架,它们的位置是:三磷酸甘油醛脱氢酶启动子-MFα因子信号肽-漆酶基因-转录终止子。
1.3构建酿酒酵母工程菌
用常规的氯化钙方法制备大肠杆菌感受态,将以上构建的载体DNA转化于大肠杆菌,提取质粒(载体)DNA。按照常规方法制备酿酒酵母感受态,用常规的电转化方法分别将以上构建的酿酒酵母表达载体1、酿酒酵母表达载体2和酿酒酵母表达载体3分别转化酿酒酵母,将经过转化作用的酿酒酵母细胞涂布于含G418浓度为5000μg/ml的YPD琼脂(2%蛋白胨,1%酵母提取物,2%葡萄糖,1.5%琼脂粉)平板,30℃培养3天。将在含G418浓度为700μg/ml的YPD琼脂平板上生长的克隆转种于G418浓度为10000μg/ml的YPD琼脂平板上,30℃培养3天。挑选能在G418浓度为10000μ/gml的YPD琼脂平板上生长的克隆先应用基因特异引物进行PCR扩增证明是含目标基因的重组子,然后进行摇瓶发酵表达,根据SDS-PAGE电泳初步分析目标蛋白的表达。用离子交换和分子筛层析方法分离纯化各种目标蛋白,然后将分离纯化的目标蛋白用蛋白印迹法进行验证(说明.蛋白印迹:委托专业的多肽合成服务公司分别合成以上所述的锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶和漆酶蛋白序列C端的35个氨基酸序列,将这些合成的多肽分别注射于家兔制备抗这些多肽的抗体而应用于蛋白印迹)证明含锰过氧化物酶基因的重组子、含木质素过氧化物酶基因的重组子和含漆酶基因的重组子都能表达和分泌目标重组蛋白。用常规方法进行酶活性测定,结果证明在酿酒酵母工程菌中表达分泌的重组漆酶具有漆酶活性、在酿酒酵母工程菌中表达分泌的重组木质素过氧化物酶具有木质素过氧化物酶活性和在酿酒酵母工程菌中表达分泌的重组锰过氧化物酶具有锰过氧化物酶活性。将重组了酿酒酵母表达载体1的重组子命名为酿酒酵母工程菌1,将重组了酿酒酵母表达载体2的重组子命名为酿酒酵母工程菌2,将重组了酿酒酵母表达载体3的重组子命名为酿酒酵母工程菌3。
1.4将酿酒酵母工程菌1、酿酒酵母工程菌2和酿酒酵母工程菌3与植物作用,降解植物的木质素
(1)将酿酒酵母工程菌1、酿酒酵母工程菌2和酿酒酵母工程菌3进行混合然后接种于YPD液体培养基(2%蛋白胨,1%酵母提取物,2%葡萄糖)中培养至OD600=6,取3瓶1000mL菌液分别接种于3瓶5000克(湿重)经过粉碎的水稻秸秆中,即在每瓶5000克(湿重)的水稻秸秆中接种1000mL菌液,于30℃放置4天。用常规的硫酸法测定其经过三种酿酒酵母工程菌作用的水稻秸秆残留木质素的木质素含量(表1),平均残留的木质素的含量是3.98%。
表1.经过三种酿酒酵母工程菌作用的水稻秸秆残留木质素的木质素含量
实验序号 1 2 3
木质素含量(%) 3.95 4.02 3.98
(2)将具有分泌表达漆酶、木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶的、通常应用于植物原料发酵沼气和乙醇的预处理(降解木质素)的白腐真菌模式菌种-黄孢原毛平革菌接种于马铃薯培养基(20%马铃薯,2%葡萄糖)中培养至OD600=6,取3瓶1000mL菌液分别接种于3瓶5000克(湿重)经过粉碎的水稻秸秆中,即在每瓶5000克(湿重)的水稻秸秆中接种1000mL菌液,于30℃放置4天,用常规的硫酸法测定其经过白腐真菌作用的水稻秸秆残留木质素含量(表2),平均残留的木质素的含量是9.60%。
表2.经过白腐真菌作用的水稻秸秆残留木质素含量
实验序号 1 2 3
木质素含量(%) 9.58 9.60 9.63
(3)将酿酒酵母接种于YPD液体培养基中培养至OD600=6,取3瓶1000mL菌液分别接种于3瓶5000克(湿重)经过粉碎的水稻秸秆中,即在每瓶5000克(湿重)的水稻秸秆中接种1000mL菌液,于30℃放置4天。用常规的硫酸法测定经过酿酒酵母作用的水稻秸秆残留的木质素含量(表3),平均残留的木质素的含量是14.98%。
表3.经过酿酒酵母作用的水稻秸秆残留的木质素含量
实验序号 1 2 3
木质素含量(%) 15.12 14.84 14.98
(4)将3份1000mL的15%氨水加入3瓶5000克(湿重)的水稻秸秆,即在每瓶5000克(湿重)的水稻秸秆中接种1000mL15%的氨水,于30℃放置4天,用常规的硫酸法测定其经过氨水作用的水稻秸秆残留木质素的含量(表4),平均残留的木质素的含量是10.17%。
表4.经过氨水作用的水稻秸秆残留木质素含量
(5)用常规的硫酸法测定3份天然的经过粉碎的水稻秸秆(湿重)的木质素的含量(表5),平均木质素的含量是平均是15.01%。
表5.天然的水稻秸秆木质素含量
应用统计学的T检验进行分析证明,将酿酒酵母工程菌1、酿酒酵母工程菌2和酿酒酵母工程菌3混合应用降解的木质素的效果极显著强于用酿酒酵母(P<0.001)、极显著强于白腐真菌(P<0.001)和极显著强于氨水(P<0.001)的降解木质素的效果。
说明:以上所指的湿重的水稻秸秆是新鲜的经过粉碎的水稻秸秆。

Claims (2)

1.一种用酿酒酵母工程菌联合降解植物的木质素的方法,其特征在于:通过分子生物学技术从微生物中克隆锰过氧化物酶基因、木质素过氧化物酶基因和漆酶基因;构建含锰过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母表达载体、含木质素过氧化酶基因表达框架的酿酒酵母表达载体和含漆酶基因表达框架的酿酒酵母表达载体;分别将上述构建的酿酒酵母表达载体转化酿酒酵母,并通过G418抗性筛选获得表达载体高拷贝重组的含锰过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌、含木质素过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌和含漆酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌;将以上所述的三种酿酒酵母工程菌混合应用于降解植物的木质素。
2.根据权利要求1所述一种用酿酒酵母工程菌联合降解植物的木质素的方法,其特征在于:利用权利要求1所述的方法制备降解植物的木质素的含锰过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌、含木质素过氧化物酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌和含漆酶基因表达框架的酿酒酵母工程菌的混合菌的产品。
CN201410053275.1A 2014-02-12 2014-02-12 一种用酿酒酵母工程菌联合降解植物的木质素的方法 Pending CN104831573A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410053275.1A CN104831573A (zh) 2014-02-12 2014-02-12 一种用酿酒酵母工程菌联合降解植物的木质素的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410053275.1A CN104831573A (zh) 2014-02-12 2014-02-12 一种用酿酒酵母工程菌联合降解植物的木质素的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104831573A true CN104831573A (zh) 2015-08-12

Family

ID=53809750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410053275.1A Pending CN104831573A (zh) 2014-02-12 2014-02-12 一种用酿酒酵母工程菌联合降解植物的木质素的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104831573A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114874334A (zh) * 2022-04-27 2022-08-09 首都师范大学 一种嵌合纤维小体及其应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114874334A (zh) * 2022-04-27 2022-08-09 首都师范大学 一种嵌合纤维小体及其应用
CN114874334B (zh) * 2022-04-27 2023-12-22 首都师范大学 一种嵌合纤维小体及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hu et al. Thermotolerant Kluyveromyces marxianus and Saccharomyces cerevisiae strains representing potentials for bioethanol production from Jerusalem artichoke by consolidated bioprocessing
Richter et al. Biotechnological conversion of sugar and starchy crops into lactic acid
Tian et al. Recent advances in lactic acid production by lactic acid bacteria
CN103321074A (zh) 一种用枯草芽孢杆菌工程菌降解植物的木质素的方法
CN108546660B (zh) 甲壳素脱乙酰基酶高产菌株及其应用
Chang et al. A thermo-and toxin-tolerant kefir yeast for biorefinery and biofuel production
CN111808831A (zh) 一种重组锰过氧化物酶的制备方法及其在中草药木质素降解中的应用
Ilgın et al. Statistical and kinetic modeling of Aspergillus niger inulinase fermentation from carob extract and its partial concentration
Ilić et al. Valorization of lignocellulosic wastes for extracellular enzyme production by novel Basidiomycetes: Screening, hydrolysis, and bioethanol production
CN103952326A (zh) 一种共表达菊粉外切酶和内切酶的重组毕赤酵母菌株及其构建方法与应用
CN111826308B (zh) 一株海洋沉积物来源的几丁质高效降解菌及其应用
CN101597627B (zh) 一种高分子γ-聚谷氨酸的生产方法
CN103695323B (zh) 一种稳定、高产α-转移葡萄糖苷酶的菌株
KR101230638B1 (ko) 내열성 및 에탄올 생산성이 우수한 클루이베로마이세스 마르샤너스 균주
CN104831574A (zh) 一种用酿酒酵母工程菌降解植物的木质素的方法
CN103451162B (zh) 一种米曲霉分泌制备锰过氧化物酶的方法
CN103233382A (zh) 一种用毕赤酵母工程菌降解植物的木质素的方法
CN104831573A (zh) 一种用酿酒酵母工程菌联合降解植物的木质素的方法
CN103695383B (zh) 一种高效表达α-转移葡萄糖苷酶的黑曲霉菌株
CN102392008A (zh) 一种可替代蛋白质原料的生物蛋白及其生产方法
CN105062907A (zh) 木糖醇和乙醇同时高温高产工程菌株的构建及应用
CN111172062B (zh) 一株多食鞘氨醇杆菌及其应用
CN113186055A (zh) 利用梭状芽孢杆菌提高浓香型白酒丢糟酒质量的方法
CN102719459B (zh) 生产葡聚糖内切酶、葡聚糖外切酶和β-葡萄糖苷酶的方法
Osumah et al. Production of yeast using acid-hydrolyzed cassava and poultry manure extract

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150812

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication