CN107022515A

CN107022515A - 一株利用木质纤维素水解液厌氧发酵产l‑天冬氨酸的基因工程菌及其构建方法与应用

Info

Publication number: CN107022515A
Application number: CN201710355267.6A
Authority: CN
Inventors: 马江锋; 陈晓; 董维亮; 信丰学; 贾红华; 陈可泉; 姜岷
Original assignee: Nanjing Tech University
Current assignee: Nanjing Tech University
Priority date: 2017-05-19
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2017-08-08
Anticipated expiration: 2037-05-19
Also published as: CN107022515B

Abstract

本发明公开了一株能够利用木质纤维素水解液为原料，同步利用葡萄糖、木糖的混合糖厌氧发酵产L‑天冬氨酸基因工程菌，该菌株具体的构建方法为：以重组菌AS12为出发菌，采用代谢工程改造策略敲除糖转运系统的ptsG基因，得到重组大肠杆菌AS31；将能够催化草酰乙酸合成L‑天冬氨酸的天冬氨酸转氨酶基因aspC和磷酸烯醇式丙酮酸激酶编码基因pck克隆到表达质粒上，将该重组质粒转化大肠杆菌AS31，即得到利用木糖、葡萄糖混合糖同步厌氧发酵产L‑天冬氨酸的基因工程菌AS32。本发明还公布了AS32厌氧发酵产L‑天冬氨酸的培养基和培养条件，实现了利用如秸秆、玉米芯、稻草等废弃生物质资源为原料发酵制备L‑天冬氨酸的目标，具有显著的经济性。

Description

一株利用木质纤维素水解液厌氧发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌及其构建方法与应用

技术领域

本发明属于基因工程及发酵工程技术领域，具体涉及一株利用木质纤维素水解液发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌构建方法与应用。

背景技术

L-天冬氨酸在医药、食品和化工等方面有着广泛的用途。在医药方面，是氨基酸制剂的主要成分；在化工方面，可以作为制造合成树脂的原料，大量用于合成环保材料聚天门冬氨酸；尤其在食品工业方面，L-天门冬氨酸是一种良好的营养增补剂，也是糖代用品阿斯巴甜的主要生产原料。L-天冬氨酸需求约7万吨/年，市场需求量大。

目前L-天冬氨酸主要以富马酸为原料，采用生物酶法合成，而目前富马酸主要采用化学法制备，因此从全周期分析，L-天冬氨酸的制备仍然依赖化石资源。葡萄糖、木糖等单糖可来源于可再生的生物质资源，其产量丰富，筛选或构建获得一株能够直接通过发酵制备L-天冬氨酸的生产菌株具有重要的意义。国内全生物合成上述产品尚处于实验室研究阶段，其产业化实施经济性偏低，造成这一现状的主要问题包括：1)原料成本高；2)原料转化率低。

先期已获得了一株有氧条件下能够利用葡萄糖发酵制备L-天冬氨酸的菌株(CN106434510A)，但该菌株因有氧条件下菌株生物量高且脱羧反应导致二氧化碳释放，导致收率偏低仅0.55g/L，生产成本高。与有氧发酵相比，厌氧发酵具有收率高的特点，因此构建了一株在厌氧条件下能够利用单糖发酵制备L-天冬氨酸的菌株(CN105296411A)，但厌氧环境下菌株生长稳定性偏差，且产物浓度仅10g/L，因此进一步构建筛选获得了一株在厌氧条件下生长性能优良且浓度更高的菌株具有显著意义，同时为了能实现利用木质纤维素水解液的目标，在菌株构建过程中提高木糖利用效率，及混合糖的同步利用均需考虑。本发明基于此，公开了相关的技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一株利用木质纤维素水解液发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌。

本发明还要解决的技术问题是，提供上述基因工程菌的构建方法。

本发明最后要解决的技术问题是，提供上述基因工程菌在发酵产L-天冬氨酸中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一株利用木质纤维素水解液厌氧发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌，敲除保藏号为CGMCC NO：2301菌株中苹果酸合成酶和异柠檬酸裂解酶的编码基因aceBA，并在aceBA基因的位置处插入L-天冬氨酸酶基因，再敲除该菌种中糖转运系统的ptsG基因，得到重组大肠杆菌AS31；基因的敲除和敲除插入采用通用的RED重组技术。

将能够催化草酰乙酸合成L-天冬氨酸的天冬氨酸转氨酶基因aspC、磷酸烯醇式丙酮酸激酶编码基因pck克隆到表达质粒上，将该重组质粒转化大肠杆菌AS31，即得到木质纤维素水解液厌氧发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌AS32。基因的表达采用具有较高本底表达水平的pTrc99a大肠杆菌表达质粒，aspC基因和pck基因的表达采用单质粒表达模式，两个基因采用人工合成基因序列的方式，各自带有自身独立的启动子序列。

本发明中，

所述苹果酸合成酶和异柠檬酸裂解酶的编码基因aceBA的GenBank登记号为EU889415.1；

所述糖转运系统的ptsG基因在大肠杆菌信息学数据库中的登记号为：EG10787；

所述L-天冬氨酸酶基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示；

所述天冬氨酸转氨酶基因aspC的核苷酸序列如SEQ ID NO：2所示；

所述磷酸烯醇式丙酮酸激酶编码基因pck的核苷酸序列如SEQ ID NO：3所示。

其中，所述的表达质粒为pTrc99a。

其中，天冬氨酸转氨酶基因aspC的启动子如SEQ ID NO：4所示，磷酸烯醇式丙酮酸激酶编码基因pck的启动子如SEQ ID NO：5所示。

上述利用木质纤维素水解液发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

苹果酸合成酶和异柠檬酸裂解酶的编码基因aceBA的敲除与L-天冬氨酸酶基因的插入：

(1)以SEQ ID NO：6和SEQ ID NO：7所示的核苷酸序列为引物，质粒pIJ773为模板，PCR扩增得到线性片段1；

以SEQ ID NO：8和SEQ ID NO：9所示的核苷酸序列为引物，SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列为模板，PCR扩增得到线性片段2；

以SEQ ID NO：6和SEQ ID NO：9所示的核苷酸序列为引物，线性片段1和线性片段2为模板扩增得到基因敲除片段A；

(2)将pKD46质粒转化CGMCC NO：2301菌株，利用L-阿拉伯糖诱导其表达λ重组酶，再将该菌株制备成感受态Ⅰ；

(3)将步骤(1)中基因敲除片段A转化步骤(2)得到的感受态Ⅰ中，涂布安普霉素的平板筛选出阳性重组子A；

(4)将pCP20转化到步骤(3)得到的阳性重组子A中，42℃热激使其表达FLP重组酶，利用无抗性平板和含有安普霉素抗性的平板进行双挑，能够在无抗性平板上生长，但不能在安普霉素抗性平板上生长的菌株即为大肠杆菌AS12；

ptsG基因的敲除：

(5)将pKD46质粒转化大肠杆菌AS12，利用L-阿拉伯糖诱导其表达λ重组酶，再将该菌株制备成感受态Ⅱ；

(6)以SEQ ID NO：10和SEQ ID NO：11为引物，质粒pIJ773为模板，PCR扩增得到基因敲除片段B；

(7)将步骤(6)得到的基因敲除片段B转化步骤(5)得到的感受态Ⅱ中，涂布安普霉素的平板筛选出阳性重组子B；

(8)将pCP20转化到步骤(7)得到的阳性重组子B中，42℃热激使其表达FLP重组酶，利用无抗性平板和含有安普霉素抗性的平板进行双挑，能够在无抗性平板上生长，但不能在安普霉素抗性平板上生长的菌株即为重组大肠杆菌AS31；

天冬氨酸转氨酶基因aspC、磷酸烯醇式丙酮酸激酶编码基因pck过表达：

(9)将SEQ ID NO：12所示的序列插入表达质粒pTrc99a中，得到重组质粒，将该重组质粒转化重组大肠杆菌AS31，得到所述利用木质纤维素水解液发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌AS32。

上述利用木质纤维素水解液厌氧发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌在发酵制备L-天冬氨酸中的应用在本发明的保护范围之内。

利用本发明的基因工程菌发酵产L-天冬氨酸的具体发酵培养过程如下：

(S1)将基因工程菌AS32转接到摇瓶LB培养基中，有氧培养10～12h，得到一级种子液；

(S2)将一级种子液转接到发酵罐LB培养基中，培养，得到二级种子液；

(S3)待二级种子液OD₆₀₀至2.5～4时，再接种到发酵培养基，所述发酵培养基的配方如下：

谷氨酸9g/L、玉米浆干粉5g/L、柠檬酸3.0g/L、Na₂HPO₄·7H₂O 3.00g/L、KH₂PO₄8.00g/L、(NH₄)₂HPO₄ 20.00g/L、NH₄Cl 10g/L、(NH₄)₂SO₄ 5g/L、MgSO₄·7H₂O 1.00g/L溶剂为水；

发酵过程中，分次加入灭菌葡萄糖或木质素水解液，保证培养基中葡萄糖或木质素水解液的浓度在1～50g/L；

发酵过程中，谷氨酸浓度控制为6～15g/L。

步骤(S1)和(S2)中，培养温度为35～38℃。

步骤(S3)中，采用两阶段发酵模式，当菌体OD₆₀₀为20以下时，通氧气进行有氧发酵，溶解氧为5～40％；当菌体OD₆₀₀至20以上时改通二氧化碳气体进行厌氧发酵，通气量控制在0.01～0.5VVM。

其中，两阶段发酵过程中温度为25～30℃，培养过程pH用氨水调节为7.0～8.5。

有益效果：

本发明创新性地建立了原有L-天冬氨酸采用酶转化制备的替代路线，彻底摆脱了依赖于石油基富马酸的问题，同时针对之前有氧和厌氧发酵制备L-天冬氨酸存在的问题，重新设计路线，最终提高了厌氧下L-天冬氨酸的收率和浓度，具有显著的经济性和社会效益，工艺路线绿色、环保。

附图说明

图1带有安普霉素抗性基因的长链片段鉴定图。

图2ptsG突变体的菌落PCR鉴定图。

图3诱导pCP20表达FLP重组酶去除抗性基因后菌落PCR鉴定图。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

实施例1：

本实施例说明利用重叠PCR技术和同源重组技术敲除亲本大肠杆菌JM125(CGMCCNO：2301)中aceBA基因(SEQ ID NO：2)的同时插入L-天冬氨酸酶基因(SEQ ID NO：1)的过程。

(1)利用LB培养基，于37℃、有氧条件下培养大肠杆菌JM125至OD₆₀₀＝0.4～0.6，制备成电转感受态；

(2)将重组质粒电转入感受态的大肠杆菌CGMCC NO：2301。电击条件为：200Ω，25μF，电击电压2.3kv，电击时间4～5ms。电击后迅速将菌体加入预冷1mL的SOC培养基，150r/min、30℃培养1h之后涂布于带氨苄青霉素(amp)的LB培养基平板筛选出阳性转化子CGMCCNO：2301(pKD46)；

(3)在LB培养基中加入10mM的L-阿拉伯糖，于30℃下诱导质粒pKD46表达出λ重组酶，制成电转感受态；

(4)以两侧带有FRT位点的安普霉素抗性基因(pIJ773)和L-天冬氨酸酶基因的(GenBank：X03629.1)为模板设计引物F1，R1和F2，R2，具体序列为：

F1(SEQ ID NO：6)：

CCTTCGTTCACAGTGGGGAAGTTTTCGGATCCATGACGAGGAGCTGCACGTGTAGGCTGGAGCTGCTTCGAAG；

R1(SEQ ID NO：7)：ATTCCGGGGATCCGTCGACTACAAACTCTTGTAATGGCGGCG；F2(SEQ IDNO：8)：TAAGGCCCCTAGGCAGCTGATGTTTGAGAACATTACCGCCGC；R2(SEQ ID NO：9)：

TGCGGCGTGAACGCCTTATCCGGCCTACAGTCAGCAACGGTTGTTGTTGCCGGGCTTCATTGTTTTTAATGCTTACAGCA；

(5)以F1，R1和F2，R2分别扩增出安普霉素抗性基因(线性片段1)和L-天冬氨酸酶基因(线性片段2)，再以F1和R2为引物扩增出两端带有aceBA基因同源臂的DNA敲除片段；

(6)电转线性DNA片段至已诱导表达λ重组酶的大肠杆菌CGMCC NO：2301(pKD46)感受态，并涂布于带安普霉素的LB平板筛选出阳性重组子，并进行了PCR鉴定；

(7)阳性重组子制备成感受态后倒入能诱导表达FLP重组酶的质粒pCP20，于42℃热激表达FLP重组酶后即可消除安普霉素抗性。利用一对平板，进行平行点样，能够在无抗性平板上生长，但不能在抗性平板上生长的菌落即为已经敲除抗性的菌株，命名为AS12。

实施例2：

本实施例利用RED同源重组技术敲除大肠杆菌AS12糖转运系统的ptsG基因，具体步骤包括：

(1)利用LB培养基，于37℃、有氧条件下培养大肠杆菌AS12至OD₆₀₀＝0.4～0.6，制备成电转感受态。

(2)将重组质粒电转入感受态的大肠杆菌AS12。电击条件为：200Ω，25μF，电击电压2.3kv，电击时间4～5ms。电击后迅速将菌体加入预冷1mL的SOC培养基，150r/min、30℃培养1h之后涂布于带氨苄青霉素(amp)的LB培养基平板筛选出阳性转化子AS12(pKD46)。

(3)在LB培养基中加入10mM的L-阿拉伯糖，于30℃下诱导质粒pKD46表达出λ重组酶，制成电转感受态。

(4)以两侧带有FRT位点的安普霉素抗性基因为模板，利用高保真PCR扩增系统，以质粒pIJ773为模板，并设计两端带有FUM同源片段的扩增引物，扩增出线性DNA同源片段，鉴定结果见附图1，引物序列如下：

上游带同源臂引物H1-P1，下划线为同源片段(SEQ ID NO：10)：

5’-ATGTTTAAGAATGCATTTGCTAACCTGCAAAAGGTCGGTAAATCGCTGGTGT

AGGCTGGAGCTGCTTC-3’；

下游带同源臂引物H2-P2，下划线为同源片段(SEQ ID NO：11)：

5’-TTAGTGGTTACGGATGTACTCATCCATCTCGGTTTTCAGGTTATCGGAATGG

GAATTAGCCATGGTCC-3’。

反应体系：带同源臂的上下游引物(100pmol/μl)各0.5μl；模板DNA(100ng/μl)0.5μl；10×buffer 5μl；dNTPs(10mM)各1μl；DMSO(100％)2.5μl；Pyrobest DNA聚合酶(2.5U/μl)1μl；ddH2O 36/35.5μl；总体积50μl。

反应条件：94℃，2min；(94℃，45sec；50℃，45sec；72℃，90sec；10个循环)；(94℃，45sec；55℃，45sec；72℃，90sec；15个循环)；72℃，5min。

(5)电转线性DNA片段至已诱导表达λ重组酶的大肠杆菌AS12感受态，并涂布于带安普霉素的LB平板筛选出阳性重组子，并进行了菌落PCR鉴定，结果见附图2。

(6)阳性重组子制备成感受态后倒入能诱导表达FLP重组酶的质粒pCP20，于42℃热激表达FLP重组酶后即可消除安普霉素抗性。利用一对平板，进行平行点样，能够在无抗性平板上生长，但不能在抗性平板上生长的菌，并通过PCR鉴定(附图3)即可确定是否已经敲除抗性，敲除抗性的菌株为AS31。

实施例3：

本实施例说明采用质粒共表达的方式超量表达两个酶，即能够催化草酰乙酸合成L-天冬氨酸的天冬氨酸转氨酶基因aspC和磷酸烯醇式丙酮酸激酶编码基因pck，并将重组质粒导入突变株AS31中，获得L-天冬氨酸高产菌AS32，具体方法如下：

1、构建超量表达磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶编码基因(pck)和天冬氨酸转氨酶编码基因(aspC)的表达质粒，其过程包括：

(1)人工设计并合成两端带有EcoR I和Hind III酶切位点，两个基因的各自带有自身

操纵子，可实现无诱导下的高本底表达，具体序列见SEQ ID NO：1。

(2)表达质粒pTrc99a分别用EcoR I和Hind III双酶切，并与合成的基因连接获得重组质粒pTrc99a-pck-aspC。

2、将质粒pTrc99a-ppc-aspA导入突变株AS31感受态，获得的阳性转化子即为本发明的新构建菌株AS32。

实施例4：

本实施例说明新构建的重组大肠杆菌AS32厌氧发酵产L-天冬氨酸的能力。

1、采用LB培养基按1～2％(v/v)接种量从冻存管接入三角瓶中，有氧培养10～12h，进一步按1～2％(v/v)接种量接种至种子发酵罐(培养基也为LB)，培养4～6h后待菌体OD₆₀₀至2.5～4之间，按5～10％接种发酵培养基(JSPG培养基，葡萄糖为碳源分批补加)；

2、种子培养过程温度控制在35～38℃，培养中不需调节pH。发酵过程采用有氧-厌氧两阶段发酵模式，OD₆₀₀为20以下时，通氧气进行有氧发酵，溶解氧为5～40％；当菌体OD₆₀₀至20以上时改通二氧化碳气体进行厌氧发酵，通气量控制在0.01～0.5VVM。发酵过程温度控制在25～30℃，培养过程pH用氨水控制在7.0～8.5。

出发菌株与重组菌株的厌氧发酵48h后的结果见表1。

表1出发菌株及两株重组菌发酵产酸情况

实施例5：

本实施例说明新构建的重组大肠杆菌AS32厌氧发酵时，添加不同浓度谷氨酸对产L-天冬氨酸的能力的影响。

1、采用LB培养基按1～2％(v/v)接种量从冻存管接入三角瓶中，有氧培养10～12h，进一步按1～2％(v/v)接种量接种至种子发酵罐(培养基也为LB)，培养4～6h后待菌体OD₆₀₀至2.5～4之间，按5～10％接种发酵培养基(JSPG培养基，葡萄糖为碳源分批补加，谷氨酸控制在不同浓度)；

2、种子培养过程温度控制在35～38℃，培养中不需调节pH。发酵过程采用有氧-厌氧两阶段发酵模式，OD₆₀₀为20以下时，通氧气进行有氧发酵，溶解氧为5～40％；当菌体OD₆₀₀至20以上时改通二氧化碳气体进行厌氧发酵，通气量控制在0.01～0.5VVM。发酵过程温度控制在25～30℃，培养过程pH用氨水控制在7.0～8.5，。

不同谷氨酸添加时重组菌株AS32的厌氧发酵48h后的结果见表1。

表2不同谷氨酸添加时重组菌发酵产酸情况

实施例6：

本实施例说明新构建的重组大肠杆菌AS32利用木质纤维素水解液厌氧发酵产L-天冬氨酸的能力。

1、采用LB培养基按1～2％(v/v)接种量从冻存管接入三角瓶中，有氧培养10～12h，进一步按1～2％(v/v)接种量接种至种子发酵罐(培养基也为LB)，培养4～6h后待菌体OD₆₀₀至2.5～4之间，按5～10％接种发酵培养基(JSPG培养基，纤维素水解液为碳源分批补加)；

出发菌株与重组菌株的厌氧发酵48h后的结果见表3。

表3出发菌株及两株重组菌利用木质纤维素发酵产酸情况

SEQUENCE LISTING

<110> 南京工业大学

<120> 一株利用木质纤维素水解液厌氧发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌及其构建方

法与应用

<130> SG20170518011

<160> 12

<170> PatentIn version 3.5

<210> 1

<211> 1191

<212> DNA

<213> L-天冬氨酸酶基因的核苷酸序列

<400> 1

atgtttgaga acattaccgc cgctcctgcc gacccgattc tgggcctggc cgatctgttt 60

cgtgccgatg aacgtcccgg caaaattaac ctcgggattg gtgtctataa agatgagacg 120

ggcaaaaccc cggtactgac cagcgtgaaa aaggctgaac agtatctgct cgaaaatgaa 180

accaccaaaa attacctcgg cattgacggc atccctgaat ttggtcgctg cactcaggaa 240

ctgctgtttg gtaaaggtag cgccctgatc aatgacaaac gtgctcgcac ggcacagact 300

ccggggggca ctggcgcact acgcgtggct gccgatttcc tggcaaaaaa taccagcgtt 360

aagcgtgtgt gggtgagcaa cccaagctgg ccgaaccata agagcgtctt taactctgca 420

ggtctggaag ttcgtgaata cgcttattat gatgcggaaa atcacactct tgacttcgat 480

gcactgatta acagcctgaa tgaagctcag gctggcgacg tagtgctgtt ccatggctgc 540

tgccataacc caaccggtat cgaccctacg ctggaacaat ggcaaacact ggcacaactc 600

tccgttgaga aaggctggtt accgctgttt gacttcgctt accagggttt tgcccgtggt 660

ctggaagaag atgctgaagg actgcgcgct ttcgcggcta tgcataaaga gctgattgtt 720

gccagttcct actctaaaaa ctttggcctg tacaacgagc gtgttggcgc ttgtactctg 780

gttgctgccg acagtgaaac cgttgatcgc gcattcagcc aaatgaaagc ggcgattcgc 840

gctaactact ctaacccacc agcacacggc gcttctgttg ttgccaccat cctgagcaac 900

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atgcgtcagt tgttcgtcaa tacgctgcag gaaaaaggcg caaaccgcga cttcagcttt 1020

atcatcaaac agaacggcat gttctccttc agtggcctga caaaagaaca agtgctgcgt 1080

ctgcgcgaag agtttggcgt atatgcggtt gcttctggtc gcgtaaatgt ggccgggatg 1140

acaccagata acatggctcc gctgtgcgaa gcgattgtgg cagtgctgta a 1191

<210> 2

<211> 1191

<212> DNA

<213> 天冬氨酸转氨酶基因aspC的核苷酸序列

<400> 2

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cgtgccgatg aacgtcccgg caaaattaac ctcgggattg gtgtctataa agatgagacg 120

ggcaaaaccc cggtactgac cagcgtgaaa aaggctgaac agtatctgct cgaaaatgaa 180

accaccaaaa attacctcgg cattgacggc atccctgaat ttggtcgctg cactcaggaa 240

ctgctgtttg gtaaaggtag cgccctgatc aatgacaaac gtgctcgcac ggcacagact 300

ccggggggca ctggcgcact acgcgtggct gccgatttcc tggcaaaaaa taccagcgtt 360

aagcgtgtgt gggtgagcaa cccaagctgg ccgaaccata agagcgtctt taactctgca 420

ggtctggaag ttcgtgaata cgcttattat gatgcggaaa atcacactct tgacttcgat 480

gcactgatta acagcctgaa tgaagctcag gctggcgacg tagtgctgtt ccatggctgc 540

tgccataacc caaccggtat cgaccctacg ctggaacaat ggcaaacact ggcacaactc 600

tccgttgaga aaggctggtt accgctgttt gacttcgctt accagggttt tgcccgtggt 660

ctggaagaag atgctgaagg actgcgcgct ttcgcggcta tgcataaaga gctgattgtt 720

gccagttcct actctaaaaa ctttggcctg tacaacgagc gtgttggcgc ttgtactctg 780

gttgctgccg acagtgaaac cgttgatcgc gcattcagcc aaatgaaagc ggcgattcgc 840

gctaactact ctaacccacc agcacacggc gcttctgttg ttgccaccat cctgagcaac 900

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atgcgtcagt tgttcgtcaa tacgctgcag gaaaaaggcg caaaccgcga cttcagcttt 1020

atcatcaaac agaacggcat gttctccttc agtggcctga caaaagaaca agtgctgcgt 1080

ctgcgcgaag agtttggcgt atatgcggtt gcttctggtc gcgtaaatgt ggccgggatg 1140

acaccagata acatggctcc gctgtgcgaa gcgattgtgg cagtgctgta a 1191

<210> 3

<211> 1623

<212> DNA

<213> 磷酸烯醇式丙酮酸激酶编码基因pck的核苷酸序列

<400> 3

atgcgcgtta acaatggttt gaccccgcaa gaactcgagg cttatggtat cagtgacgta 60

catgatatcg tttacaaccc aagctacgac ctgctgtatc aggaagagct cgatccgagc 120

ctgacaggtt atgagcgcgg ggtgttaact aatctgggtg ccgttgccgt cgataccggg 180

atcttcaccg gtcgttcacc aaaagataag tatatcgtcc gtgacgatac cactcgcgat 240

actttctggt gggcagacaa aggcaaaggt aagaacgaca acaaacctct ctctccggaa 300

acctggcagc atctgaaagg cctggtgacc aggcagcttt ccggcaaacg tctgttcgtt 360

gtcgacgctt tctgtggtgc gaacccggat actcgtcttt ccgtccgttt catcaccgaa 420

gtggcctggc aggcgcattt tgtcaaaaac atgtttattc gcccgagcga tgaagaactg 480

gcaggtttca aaccagactt tatcgttatg aacggcgcga agtgcactaa cccgcagtgg 540

aaagaacagg gtctcaactc cgaaaacttc gtggcgttta acctgaccga gcgcatgcag 600

ctgattggcg gcacctggta cggcggcgaa atgaagaaag ggatgttctc gatgatgaac 660

tacctgctgc cgctgaaagg tatcgcttct atgcactgct ccgccaacgt tggtgagaaa 720

ggcgatgttg cggtgttctt cggcctttcc ggcaccggta aaaccaccct ttccaccgac 780

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tacaacgcta tccgtcgtga tgcgttgctg gaaaacgtca ccgtgcgtga agatggcact 960

atcgactttg atgatggttc aaaaaccgag aacacccgcg tttcttatcc gatctatcac 1020

atcgataaca ttgttaagcc ggtttccaaa gcgggccacg cgactaaggt tatcttcctg 1080

actgctgatg ctttcggcgt gttgccgccg gtttctcgcc tgactgccga tcaaacccag 1140

tatcacttcc tctctggctt caccgccaaa ctggccggta ctgagcgtgg catcaccgaa 1200

ccgacgccaa ccttctccgc ttgcttcggc gcggcattcc tgtcgctgca cccgactcag 1260

tacgcagaag tgctggtgaa acgtatgcag gcggcgggcg cgcaggctta tctggttaac 1320

actggctgga acggcactgg caaacgtatc tcgattaaag atacccgcgc cattatcgac 1380

gccatcctca acggttcgct ggataatgca gaaaccttca ctctgccgat gtttaacctg 1440

gcgatcccaa ccgaactgcc gggcgtagac acgaagattc tcgatccgcg taacacctac 1500

gcttctccgg aacagtggca ggaaaaagcc gaaaccctgg cgaaactgtt tatcgacaac 1560

ttcgataaat acaccgacac ccctgcgggt gccgcgctgg tagcggctgg tccgaaactg 1620

taa 1623

<210> 4

<211> 100

<212> DNA

<213> 天冬氨酸转氨酶基因aspC的启动子序列

<400> 4

aaaaacagcc tgcgttttca tcagtaatag ttggaatttt gtaaatctcc cgttaccctg 60

atagcggact tcccttctgt aaccataatg gaacctcgtc 100

<210> 5

<211> 100

<212> DNA

<213> 磷酸烯醇式丙酮酸激酶编码基因pck的启动子序列

<400> 5

gaatttctcc agatacgtaa atctatgagc cttgtcgcgg ttaacacccc caaaaagact 60

ttactattca ggcaatacat attggctaag gagcagtgaa 100

<210> 6

<211> 73

<212> DNA

<213> Artificial Sequence

<220>

<223> F1引物序列

<400> 6

ccttcgttca cagtggggaa gttttcggat ccatgacgag gagctgcacg tgtaggctgg 60

agctgcttcg aag 73

<210> 7

<211> 41

<212> DNA

<213> Artificial Sequence

<220>

<223> R1引物序列

<400> 7

ttccggggat ccgtcgacta caaactcttg taatggcggc g 41

<210> 8

<211> 42

<212> DNA

<213> Artificial Sequence

<220>

<223> F2引物序列

<400> 8

taaggcccct aggcagctga tgtttgagaa cattaccgcc gc 42

<210> 9

<211> 80

<212> DNA

<213> Artificial Sequence

<220>

<223> R2引物序列

<400> 9

tgcggcgtga acgccttatc cggcctacag tcagcaacgg ttgttgttgc cgggcttcat 60

tgtttttaat gcttacagca 80

<210> 10

<211> 68

<212> DNA

<213> Artificial Sequence

<220>

<223> H1-P1引物序列

<400> 10

atgtttaaga atgcatttgc taacctgcaa aaggtcggta aatcgctggt gtaggctgga 60

gctgcttc 68

<210> 11

<211> 68

<212> DNA

<213> Artificial Sequence

<220>

<223> H2-P2引物序列

<400> 11

ttagtggtta cggatgtact catccatctc ggttttcagg ttatcggaat gggaattagc 60

catggtcc 68

<210> 12

<211> 3014

<212> DNA

<213> Artificial Sequence

<220>

<223> 天冬氨酸转氨酶基因aspC和磷酸烯醇式丙酮酸激酶编码基因pck合成片段

<400> 12

gaatttctcc agatacgtaa atctatgagc cttgtcgcgg ttaacacccc caaaaagact 60

ttactattca ggcaatacat attggctaag gagcagtgaa atgcgcgtta acaatggttt 120

gaccccgcaa gaactcgagg cttatggtat cagtgacgta catgatatcg tttacaaccc 180

aagctacgac ctgctgtatc aggaagagct cgatccgagc ctgacaggtt atgagcgcgg 240

ggtgttaact aatctgggtg ccgttgccgt cgataccggg atcttcaccg gtcgttcacc 300

aaaagataag tatatcgtcc gtgacgatac cactcgcgat actttctggt gggcagacaa 360

aggcaaaggt aagaacgaca acaaacctct ctctccggaa acctggcagc atctgaaagg 420

cctggtgacc aggcagcttt ccggcaaacg tctgttcgtt gtcgacgctt tctgtggtgc 480

gaacccggat actcgtcttt ccgtccgttt catcaccgaa gtggcctggc aggcgcattt 540

tgtcaaaaac atgtttattc gcccgagcga tgaagaactg gcaggtttca aaccagactt 600

tatcgttatg aacggcgcga agtgcactaa cccgcagtgg aaagaacagg gtctcaactc 660

cgaaaacttc gtggcgttta acctgaccga gcgcatgcag ctgattggcg gcacctggta 720

cggcggcgaa atgaagaaag ggatgttctc gatgatgaac tacctgctgc cgctgaaagg 780

tatcgcttct atgcactgct ccgccaacgt tggtgagaaa ggcgatgttg cggtgttctt 840

cggcctttcc ggcaccggta aaaccaccct ttccaccgac ccgaaacgtc gcctgattgg 900

cgatgacgaa cacggctggg acgatgacgg cgtgtttaac ttcgaaggcg gctgctacgc 960

aaaaactatc aagctgtcga aagaagcgga acctgaaatc tacaacgcta tccgtcgtga 1020

tgcgttgctg gaaaacgtca ccgtgcgtga agatggcact atcgactttg atgatggttc 1080

aaaaaccgag aacacccgcg tttcttatcc gatctatcac atcgataaca ttgttaagcc 1140

ggtttccaaa gcgggccacg cgactaaggt tatcttcctg actgctgatg ctttcggcgt 1200

gttgccgccg gtttctcgcc tgactgccga tcaaacccag tatcacttcc tctctggctt 1260

caccgccaaa ctggccggta ctgagcgtgg catcaccgaa ccgacgccaa ccttctccgc 1320

ttgcttcggc gcggcattcc tgtcgctgca cccgactcag tacgcagaag tgctggtgaa 1380

acgtatgcag gcggcgggcg cgcaggctta tctggttaac actggctgga acggcactgg 1440

caaacgtatc tcgattaaag atacccgcgc cattatcgac gccatcctca acggttcgct 1500

ggataatgca gaaaccttca ctctgccgat gtttaacctg gcgatcccaa ccgaactgcc 1560

gggcgtagac acgaagattc tcgatccgcg taacacctac gcttctccgg aacagtggca 1620

ggaaaaagcc gaaaccctgg cgaaactgtt tatcgacaac ttcgataaat acaccgacac 1680

ccctgcgggt gccgcgctgg tagcggctgg tccgaaactg taaaaaaaca gcctgcgttt 1740

tcatcagtaa tagttggaat tttgtaaatc tcccgttacc ctgatagcgg acttcccttc 1800

tgtaaccata atggaacctc gtcatgtttg agaacattac cgccgctcct gccgacccga 1860

ttctgggcct ggccgatctg tttcgtgccg atgaacgtcc cggcaaaatt aacctcggga 1920

ttggtgtcta taaagatgag acgggcaaaa ccccggtact gaccagcgtg aaaaaggctg 1980

aacagtatct gctcgaaaat gaaaccacca aaaattacct cggcattgac ggcatccctg 2040

aatttggtcg ctgcactcag gaactgctgt ttggtaaagg tagcgccctg atcaatgaca 2100

aacgtgctcg cacggcacag actccggggg gcactggcgc actacgcgtg gctgccgatt 2160

tcctggcaaa aaataccagc gttaagcgtg tgtgggtgag caacccaagc tggccgaacc 2220

ataagagcgt ctttaactct gcaggtctgg aagttcgtga atacgcttat tatgatgcgg 2280

aaaatcacac tcttgacttc gatgcactga ttaacagcct gaatgaagct caggctggcg 2340

acgtagtgct gttccatggc tgctgccata acccaaccgg tatcgaccct acgctggaac 2400

aatggcaaac actggcacaa ctctccgttg agaaaggctg gttaccgctg tttgacttcg 2460

cttaccaggg ttttgcccgt ggtctggaag aagatgctga aggactgcgc gctttcgcgg 2520

ctatgcataa agagctgatt gttgccagtt cctactctaa aaactttggc ctgtacaacg 2580

agcgtgttgg cgcttgtact ctggttgctg ccgacagtga aaccgttgat cgcgcattca 2640

gccaaatgaa agcggcgatt cgcgctaact actctaaccc accagcacac ggcgcttctg 2700

ttgttgccac catcctgagc aacgatgcgt tacgtgcgat ttgggaacaa gagctgactg 2760

atatgcgcca gcgtattcag cgtatgcgtc agttgttcgt caatacgctg caggaaaaag 2820

gcgcaaaccg cgacttcagc tttatcatca aacagaacgg catgttctcc ttcagtggcc 2880

tgacaaaaga acaagtgctg cgtctgcgcg aagagtttgg cgtatatgcg gttgcttctg 2940

gtcgcgtaaa tgtggccggg atgacaccag ataacatggc tccgctgtgc gaagcgattg 3000

tggcagtgct gtaa 3014

Claims

1.一株利用木质纤维素水解液厌氧发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌，其特征在于，敲除保藏号为CGMCC NO：2301菌株中苹果酸合成酶和异柠檬酸裂解酶的编码基因aceBA，并在aceBA基因的位置处插入L-天冬氨酸酶基因，再敲除该菌种中糖转运系统的ptsG基因，得到重组大肠杆菌AS31；

将能够催化草酰乙酸合成L-天冬氨酸的天冬氨酸转氨酶基因aspC、磷酸烯醇式丙酮酸激酶编码基因pck克隆到表达质粒上，将该重组质粒转化大肠杆菌AS31，即得到木质纤维素水解液厌氧发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌AS32。

2.根据权利要求1所述利用木质纤维素水解液厌氧发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌，其特征在于，

所述L-天冬氨酸酶基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示；

3.根据权利要求1所述利用木质纤维素水解液厌氧发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌，其特征在于，所述的表达质粒为pTrc99a。

4.根据权利要求1所述利用木质纤维素水解液厌氧发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌，其特征在于，天冬氨酸转氨酶基因aspC的启动子序列如SEQ ID NO：4所示，磷酸烯醇式丙酮酸激酶编码基因pck的启动子序列如SEQ ID NO：5所示。

5.权利要求1所述的利用木质纤维素水解液发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.权利要求1所述利用木质纤维素水解液厌氧发酵产L-天冬氨酸的基因工程菌在发酵制备L-天冬氨酸中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，发酵过程如下：

谷氨酸9g/L、玉米浆干粉5g/L、柠檬酸3.0g/L、Na₂HPO₄·7H₂O 3.00g/L、KH₂PO₄ 8.00g/L、(NH₄)₂HPO₄ 20.00g/L、NH₄Cl 10g/L、(NH₄)₂SO₄ 5g/L、MgSO₄·7H₂O 1.00g/L溶剂为水；

发酵过程中，分次加入灭菌葡萄糖或是木质纤维素水解液，使培养基中总糖的浓度为1～50g/L；

发酵过程中，谷氨酸浓度控制为6～15g/L。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，步骤(S1)和(S2)中，培养温度为35～38℃。

9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，步骤(S3)中采用两阶段发酵模式，当菌体OD₆₀₀为20以下时，通氧气进行有氧发酵，溶解氧为5～40％；当菌体OD₆₀₀至20以上时改通二氧化碳气体进行厌氧发酵，通气量控制在0.01～0.5VVM。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，两阶段发酵过程中温度为25～30℃，培养过程pH用氨水调节为7.0～8.5。