CN111500515A

CN111500515A - 一株高产电能力的硫还原地杆菌及其应用

Info

Publication number: CN111500515A
Application number: CN202010341747.9A
Authority: CN
Inventors: 庄莉; 庄正; 杨贵芹
Original assignee: Jinan University
Current assignee: Jinan University; University of Jinan
Priority date: 2020-04-27
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2020-08-07
Anticipated expiration: 2040-04-27
Also published as: CN111500515B

Abstract

本发明公开了一株高产电能力的硫还原地杆菌及其应用。本发明的菌株通过过表达GSU1501获得。本发明的高产电能力的硫还原地杆菌可形成更厚、更致密，且代谢活性更高的生物膜，具有更多的氧化态细胞色素c和还原态细胞色素c，胞外多糖生物浓度增加25.5％，最大输出电流和Fe(III)还原效率分别提高22.2％和20.4％。

Description

一株高产电能力的硫还原地杆菌及其应用

技术领域

本发明涉及生物基因工程技术领域，具体涉及一株高产电能力的硫还原地杆菌及其应用。

背景技术

随着全球能源短缺和环境污染问题的日益严重，越来越多的新兴技术得到发展，生物电化学系统就是其中之一。生物电化学系统利用电活性微生物与电极(阳极和/或阴极)的相互作用来催化电化学反应。目前，生物电化学系统领域已经取得了快速而多样化的发展，但主要研究集中在微生物燃料电池、微生物电解电池和微生物脱盐电池。微生物燃料电池中的电活性微生物直接将有机物中的化学能转化为电能；微生物电解电池是一种具有非自发反应的改进的微生物燃料电池，需要向系统中添加外部能量来驱动这种反应。生物电化学系统在废水处理、净发电、难降解化合物的生物修复、生物传感器等领域具有潜在的应用价值。近年来，尽管生物电化学系统领域取得了许多研究进展，但生物阳极的输出功率仍然很低，成为制约实际能源生产和相关应用的瓶颈。

地杆菌属Geobacter是自然界中最普遍、也是目前最受关注的电活性微生物，被广泛的应用于生物电化学系统中。硫还原地杆菌Geobacter sulfurreducens PCA具有较高的产电和Fe(III)还原能力，具有完整的基因组序列和完备的基因操作手段，因此，它理所当然地成为研究Geobacter代谢、基因调控和胞外电子传递机制的模式物种。研究发现，G.sulfurreducens PCA的胞外多糖具有促进细胞附着和锚定细胞色素c的作用，从而有利于胞外电子传递。GSU1501是位于胞外多糖锚定基因簇xap上的一段基因，参与胞外多糖的合成与输出。能否通过调控GSU1501表达从而调节胞外多糖的生物合成，提高生物电化学系统性能还有待研究。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一株高产电能力的硫还原地杆菌。该菌株通过过表达GSU1501得到。

本发明的另一目的在于提供上述高产电能力的硫还原地杆菌的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一株高产电能力的硫还原地杆菌，通过过表GSU1501获得；所述的基因GSU1501的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。

所述的高产电能力的硫还原地杆菌的制备方法，包括如下步骤：

(1)以Geobacter sulfurreducens PCA的基因组为模板扩增基因GSU1501，加A尾，连接，克隆，提取重组质粒；

(2)将步骤(1)得到的重组质粒和质粒pRG5双酶切，连接，构建成过表达质粒pRG5-1501；

(3)将过表达质粒pRG5-1501电转化，培养，构建得到高产电能力的硫还原地杆菌PCA-1501。

步骤(1)中所述的扩增基因GSU1501所使用的引物为：

1501F：5’-TTGCAGGAGTTCAGAATAA-3’；

1501R：5’-CTTGGAAGCTCACAATCA-3’。

步骤(1)中所述的加A尾采用Taq酶，加A尾前进行纯化。

步骤(1)中所述的连接的载体为pMD19-T。

步骤(1)中所述的克隆采用的感受态细胞为DH5α。

步骤(2)中所述的双酶切采用限制性内切酶BamHⅠ-HF和HindⅢ-HF。

步骤(2)中所述的连接采用T4连接酶。

步骤(3)中所述的电转化的感受态细胞采用菌株G.sulfurreducens PCA制备得到。

步骤(3)中所述的培养为采用NBAF培养基30℃厌氧培养。

所述的NBAF培养基的配方如下：延胡索酸4.64g/L、CaCl₂·2H₂O 0.04g/L、MgSO₄·7H₂O 0.1g/L、NaHCO₃ 1.8g/L、Na₂CO₃·H₂O 0.5g/L、三水乙酸钠2.04g/L、100×NB Salts10mL/L、NB Mineral Elixir 10mL/L、DL Vitamins 15mL/L、0.1％(m/v)刃天青0.5mL/L。

所述的NBAF培养基中添加100μg/mL奇霉素。

所述的100×NB Salts的配方如下：KH₂PO₄ 42g/L、K₂HPO₄ 22g/L、NH₄Cl 20g/L、KCl38g/L、NaCl 36g/L。

所述的NB Mineral Elixir配制如下：800mL超纯水中加入2.14g氨三乙酸，用10mol/L NaOH调整溶液pH至6.5～7.0，改用2mol/L NaOH调整溶液pH至8.0～8.5，依次加入0.1g MoCl₂·4H₂O、0.3g FeSO₄·7H₂O、0.17g CoCl₂·6H₂O、0.2g ZnSO₄·7H₂O、0.03gCuCl₂·2H₂O、0.005g AlK(SO₄)₂·12H₂O、0.005g H₃BO₃、0.09g Na₂MoO₄·2H₂O、0.11gNiSO₄·6H₂O以及0.02g Na₂WO₄·2H₂O，搅拌溶解，超纯水定容至1L。

所述的DL Vitamins为维生素混合液，配方如下：维生素H 0.002g/L、维生素B50.005g/L、维生素B12 0.0001g/L、对氨基苯甲酸0.005g/L、硫辛酸0.005g/L、维生素B30.005g/L、维生素B1 0.005g/L、维生素B2 0.005g/L、维生素B6 0.01g/L、叶酸0.002g/L。

上述高产电能力的硫还原地杆菌在产电中的应用。

上述高产电能力的硫还原地杆菌作为微生物燃料电池在产电中的应用。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1.发明人将野生型菌株G.sulfurreducens PCA的GSU1501基因过表达，得到的突变株PCA-1501可形成更厚、更致密，且代谢活性更高的生物膜，具有更多的氧化态细胞色素c和还原态细胞色素c，胞外多糖生物浓度增加25.5％，最大输出电流和Fe(III)还原效率分别提高22.2％和20.4％。

附图说明

图1为载体pMD19-T的质粒图谱。

图2为载体pRG5的质粒图谱。

图3为突变株的PCR验证图；其中，泳道A为对照株PCA-pRG5，泳道B为突变株PCA-1501。

图4为相对荧光定量PCR验证突变株中基因GSU1501的相对转录水平检测结果图。

图5为突变株和对照株的胞外多糖浓度测定结果图。

图6为突变株和对照株在生物电化学系统中的i-t曲线图。

图7为突变株和对照株对Fe(III)还原效果图。

图8为突变株和对照株阳极生物膜的激光共聚焦图；其中，A为突变株；B为对照株。

图9为突变株和对照株阳极生物膜的扫描电镜图；其中，A为突变株；B为对照株。

图10为突变株和对照株阳极生物膜的代谢活性图；其中，A为突变株；B为对照株。

图11为突变株和对照株胞外氧化态细胞色素c的紫外-可见光谱扫描图。

图12为突变株和对照株胞外还原态细胞色素c的紫外-可见光谱扫描图。

具体实施例

下面将结合实施方式和附图对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1扩增基因GSU1501并克隆

基因提取试剂盒TIANamp Bacteria DNA Kit(天根公司)提取G.sulfurreducensPCA(购于德国微生物菌种保藏中心)的基因组，并以该基因组为模板，利用针对目的基因GSU 1501的引物(1501F:5’-TTGCAGGAGTTCAGAATAA-3’；1501R:5’-CTTGGAAGCTCACAATCA-3’)进行PCR扩增(程序：98℃、3min；98℃、10s，50℃、5s，72℃、1min，循环35次；72℃、10min)，以扩增出基因GSU1501的编码区及其核糖体结合位点的基因片段。PCR产物经琼脂糖凝胶电泳后在紫外灯下进行切胶回收，并用试剂盒MiniBEST Agarose Gel DNAExtraction Kit(TaKaRa公司)对含目的基因的凝胶进行纯化。将整个基因片段以Taq酶加A尾(TaKaRa公司)，纯化(MiniBEST DNA Fragment purification Kit，TaKaRa公司)，与质粒pMD19-T(TaKaRa公司)连接，该质粒图谱见图1。将构建好的质粒pMD19-1501转入感受态细胞DH5α(擎科公司)进行克隆，在培养菌落的LB平板内加入氨苄青霉素(50mg/mL)，并涂加IPTG和X-Gal(每个LB平板涂加13μL IPTG(50mg/mL)和50μL X-Gal(20mg/mL))进行蓝白斑筛选。经过筛选的菌落接种至LB培养基中扩大培养(200rpm、30℃)并测序鉴定，最终将序列完全正确的菌落再次扩大培养，然后用质粒提取试剂盒GeneJET Plasmid Miniprep Kit(Thermo公司)提取质粒pMD19-1501。

实施例2构建表达质粒pRG5-1501

使用限制性内切酶BamHⅠ-HF(NEB公司)和HindⅢ-HF(NEB公司)对实施例1得到的质粒pMD19-1501进行双酶切，用相同的限制性内切酶对质粒pRG5(图2，文献“Liu,X.,etal.,Flagella act as Geobacter biofilm scaffolds to stabilize biofilm andfacilitate extrac ellular electron transfer.Biosensors&bioelectronics,2019.146:p.111748-111748.”中公开)，也进行双酶切。将酶切后的质粒pMD19-1501和pRG5进行凝胶电泳，切胶回收包含基因片段GSU1501的凝胶，同时切胶回收包含线性化质粒pRG5的凝胶，然后分别纯化(MiniBEST Agarose Gel DNA Extraction Kit(TaKaRa公司)，最后用T4 DNA Ligase(NEB公司)对纯化后的基因进行连接，构建成表达质粒pRG5-1501。

实施例3构建过表达突变株PCA-1501和对照株PCA-pRG5及其验证

将实施例2得到的表达质粒pRG5-1501转入感受态细胞DH5α(擎科公司)中扩大培养，然后大量提取该质粒并浓缩，使质粒浓度达到1μg/μL以上。G.sulfurreducens PCA在NBAF培养基中培养到对数中期，然后制备感受态细胞(刘星.菌毛及纳米材料对地杆菌胞外电子传递影响的研究[D].南京：东南大学，2015:75)。将浓缩后的质粒通过电穿孔的方式(1.47kV/cm、5ms)转入G.sulfurreducens PCA感受态细胞中，然后涂布于NBAF平板(在NBAF培养基的基础上加入Noble琼脂15g/L和酵母提取物1g/L)。从NBAF平板上挑选单菌落进行培养和测序验证，并以该菌落为模板，利用引物M13F和M13R进行PCR扩增以进一步验证，其结果如图3所示，PCA-1501突变株构建成功。同时采用空载质粒pRG5转入G.sulfurreducensPCA感受态细胞中，构建一个对照株PCA-pRG5。

此外，利用引物q1501F、q1501R和内参引物qprocF、qprocR进行相对荧光定量PCR，检验突变株GSU1501基因的相对转录水平，其结果如图4所示，突变株GSU1501基因的相对转录水平是对照株的168倍。

NBAF培养基：延胡索酸4.64g/L、CaCl₂·2H₂O 0.04g/L、MgSO₄·7H₂O 0.1g/L、NaHCO₃ 1.8g/L、Na₂CO₃·H₂O 0.5g/L、三水乙酸钠2.04g/L、100×NB Salts 10mL/L、NBMineral Elixir 10mL/L、DL Vitamins 15mL/L、0.1％(m/v)刃天青0.5mL/L。

100×NB Salts为非金属盐混合液，配制如下：称量42g KH₂PO₄、22g K₂HPO₄、20gNH₄Cl、38g KCl和36g NaCl至1L烧杯中，加入800mL超纯水，搅拌溶解后定容至1L，将配制好的溶液保存于4℃冰箱中。

NB Mineral Elixir为金属盐混合液，配制如下：首先在1L烧杯中加入约800mL超纯水，加入2.14g NTA(氨三乙酸)，用10mol/L NaOH调整溶液pH至6.5～7.0，改用2mol/LNaOH调整溶液pH至8.0～8.5；在调节好pH的溶液中依次加入0.1g MoCl₂·4H₂O、0.3gFeSO₄·7H₂O、0.17g CoCl₂·6H₂O、0.2g ZnSO₄·7H₂O、0.03g CuCl₂·2H₂O、0.005g AlK(SO₄)₂·12H₂O、0.005g H₃BO₃、0.09g Na₂MoO₄·2H₂O、0.11g NiSO₄·6H₂O以及0.02gNa₂WO₄·2H₂O，搅拌溶解，待试剂全部溶解后使用超纯水定容至1L，4℃冰箱保存。

DL Vitamins为维生素混合液，配制如下：称量0.002g生物素、0.005g泛酸、0.0001g维生素B-12、0.005g对氨基苯甲酸、0.005g硫辛酸、0.005g烟酸、0.005g维生素B1、0.005g核黄素、0.01g维生素B6和0.002g叶酸，加入800mL超纯水，搅拌溶解，然后使用超纯水定容至1L，4℃避光保存。

上述所用引物序列如下：

M13F：5’-TGTAAAACGACGGCCAGT-3’；

M13R：5’-CAGGAAACAGCTATGACC-3’；

q1501F：5’-GCCCGCAAACGTCCAATC-3’；

q1501R：5’-CCCAAAGGGTCAAGTCCG-3’；

qprocF：5’-AGGTGCCGTGCAGGTATTCC-3’；

qprocR：5’-GAACATGGCTGAGGCGATCA-3’。

实施例4突变株与对照株胞外多糖含量的比较

将实施例3的突变株PCA-1501与对照株PCA-pRG5采用实施例3中的NBAF培养基培养至对数中期，分别采用注射的方式接种至微生物燃料电池，电池内装有80mL的FWAN电解液，接种量为电解液体积的10％。利用CHI1040C多通道恒电位仪收集数据，微生物燃料电池采用三电极体系，其中饱和甘汞电极为参比电极，30mm*15mm*15mm长方体石墨板为工作电极和对电极，多通道恒电位仪运行Amperometric i-t Curve模式，当运行至电流稳定值时(第四周期)，多通道恒电位仪停止运行。拆开电池，取下工作电极石墨板，提取石墨板上生物膜的胞外多聚物。提取过程如下：

1)使用3mL 0.9％NaCl溶液将生物膜从石墨上刮下，装入离心管中。

2)使用涡旋振荡器将生物膜溶液震荡至均匀分散。

3)加入3mL浓度为53.7mmol/L的Na₂·EDTA溶液(pH＝7、溶解于0.9％NaCl溶液，4℃冰箱预冷)，充分混匀。

4)放置于4℃冰箱3小时。

5)4℃条件下5000g离心20min。

6)将上一步所得上清过灭菌的0.22μm的滤膜，得到胞外多聚物。

利用苯酚-硫酸法检测胞外多聚物中多糖的含量，检测方法步骤如下：

1)取1mL样品，加入2.5mL 96％(v/v)的硫酸水解。

2)加入500μL 4％(v/v)的苯酚溶液显色30min。

3)用紫外分光光度计(UV2600)检测样品，检测波长为490nm。

结果：如图5所示，突变株PCA-1501胞外多糖的浓度比对照株PCA-pRG5显著提高25.5％。

FWAN电解液配制：DL Vitamin 10mL、DL Mineral 10mL、NaHCO₃ 2.5g、NaH₂PO₄·H₂O 0.06g、NH₄Cl 0.25g、KCl 0.1g、Na Acetate·3H₂O 2.04g，Mili-Q H₂O 800mL溶解，待试剂全部溶解后使用Mili-Q H₂O定容至1L。

实施例5突变株与对照株产电与Fe(III)还原能力比较

实施例4中的三电极体系运行到电流稳定值时(第四周期)，收集电化学工作站i-t数据，分析突变株和对照株的产电情况。

将实施例3的突变株和对照株接种至水铁矿培养基中(NaHCO₃ 2.5g/L、NH₄Cl0.25g/L、NaH₂PO₄·H₂O 0.6g/L、KCl 0.1g/L、乙酸钠1.23g/L、DL Vitamin(同实施例3)10ml/L、1mM Na₂SeO₄ 1mL/L、Non-Chelated DL Mineral Mix 10mL/L、Iron Gel 50mM)，每隔一段时间测定一次Fe(II)浓度，以分析菌株对Fe(III)的还原情况，Fe(II)的测定方法步骤如下：

1)吸取0.2mL水铁矿培养基加入到0.5mol/L的盐酸中消解，消解时间为15min。

2)吸取0.1mL步骤1)得到的消解液与4.9mL啡啰嗪混匀，显色。

3)在562nm波长下测定样品吸光值。

将样品吸光值带入Fe(II)标准曲线得到Fe(II)浓度，Fe(II)标液由硫酸亚铁铵配制，不同浓度梯度的标液显色方法同上。

结果：如图6、图7所示，突变株PCA-1501的最大电流输出和Fe(III)还原能力比对照株PCA-pRG5分别显著提高22.2％和20.4％。

Non-Chelated DL Mineral Mix配方如下：3g/L MgSO₄、0.5g/L MnSO₄·H₂O、1g/LNaCl、0.1g/L FeSO₄·7H₂O、0.1g/L CaCl₂·2H₂O、0.1g/L CoCl₂·6H₂O、0.13g/L ZnCl₂、0.01g/L CuSO₄·5H₂O、0.01g/L AlK(SO₄)₂·12H₂O、0.01g/L H₃BO₃、0.025g/L Na₂MoO₄·2H₂O、0.024g/L NiCl₂·6H₂O、0.025g/L Na₂WO₄·2H₂O。

Iron Gel Iron Gel配制如下：将108g FeCl₃加入600mL milli-Q水中，剧烈搅拌，待FeCl₃全部溶解后使用10M NaOH调节溶液pH到中性(缓慢加入，剧烈搅拌。pH接近7.0时使用1M NaOH调节pH)，使用milli-Q水离心洗涤(4500×g、20min)铁胶至洗涤液呈黄色或红色，4℃避光保存。

实施例6突变株与对照株工作电极生物膜比较

实施例4中的三电极体系运行到电流稳定值时(第四周期)，取出工作电极，通过激光共聚焦显微镜(Zeiss LSM 800)和扫描电镜(Zeiss Ultra 55)对工作电极上的生物膜厚度及代谢活性进行比较。工作电极上的生物膜经LIVE/DEAD BacLight BacterialViability kit(Thermo公司)染色后用激光共聚焦显微镜成像，然后用Image-Pro Plus软件进行代谢活性分析。扫描电镜需要对样品进行前处理，处理方法步骤如下：

1)2.5％(v/v)的戊二醛固定5h。

2)蒸馏水浸泡6次，每次10-20min。

3)用乙醇梯度脱水：30％(v/v)的乙醇浸泡两次，每次10min；50％(v/v)的乙醇浸泡两次，每次10min；70％(v/v)的乙醇浸泡两次，每次15min；90％(v/v)的乙醇浸泡两次，每次15min；无水乙醇浸泡两次，每次15min。

4)放冷冻干燥机(SCIENTZ-10N)冷冻干燥12h。

5)样品干燥后贴台，溅射黄金，样品制作完成。

结果：如图8、图9所示，突变株PCA-1501会比对照株PCA-pRG5形成更厚且更致密的生物膜；如图10所示，突变株PCA-1501生物膜的代谢活性显著高于对照株PCA-pRG5。

实施例7突变株与对照株胞外细胞色素c比较

实施例4中的电极体系运行到电流稳定值时(第四周期)，取出工作电极并提取胞外多聚物，然后对胞外多聚物溶液中的细胞色素c进行紫外-可见光谱扫描。所用的比色皿为微量石英比色皿，取300μL胞外多聚物溶液置于微量比色皿中，测定波长范围为350nm-650nm。先直接扫描得到氧化态的胞外细胞色素c光谱，然后加入过量(>1mg/mL)连二亚硫酸钠(还原剂)使细胞色素c完全还原，再在相同条件下扫描，得到还原态的细胞色素c光谱。氧化态细胞色素c在411nm处有特征吸收峰，还原态细胞色素c在419、522、552nm处有特征吸收峰。

结果：如图11、图12所示，突变株PCA-1501比对照株PCA-pRG5具有更多的氧化态细胞色素c和还原态细胞色素c。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

序列表

<110> 暨南大学

<120> 一株高产电能力的硫还原地杆菌及其应用

<160> 9

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 3

<211> 912

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<220>

<223> 基因GSU1501的核苷酸序列

<400> 3

atgggtacgt tcatcaatgg tgagacagca ggtgcgtctg ctattgcaat agacagcatc 60

tctaagacct atatcggtaa aaagagagtt cgagttgaag cgctgaaaga tgtttcactg 120

acagtggggc tcggcgaggt ctttggtttc cttgggccga acggcgcggg gaagagcacc 180

actattaagt gccttgtggg cctcatgcgt ccaacaaagg gaactgctac gataatggga 240

gaaagcatcc catcaattgc ttcacggcgc aacatcgggt atttgcccga aaatccctcg 300

ttctatgatt acctctctgc ggaggagtat atacgctttg ttgggtcggc attccagatg 360

ccggccgacg aattgactcg gaagagcgag gaagttctta agctgcttga gctttgggat 420

gcccgcaaac gtccaatccg gagctatagt aaaggaatgg tccagcgcgt tggtctggcc 480

caagtgctcg ttcacgatcc tgatgtgtat atcctggatg agcccatgag cggacttgac 540

cctttggggc gttcgctggt gaaggagatt atcagtgacc tgaagaggcg ggggaaaacg 600

gtatttttca gcactcatat tattgatgat gttgaaaaga tttgcgaccg cgtcgggatt 660

atttccggtg gggttttgaa aagcgtcgag catgttgaca gaatattgga acaaggagtg 720

acgggctaca caataacagc ccagaatgac aaaggagaaa ctctaatcct ttctgtagat 780

cgtgacggat tgggtgacaa gctgacatcc ttggccacgg taggttgtac tgtgtctctc 840

atagaacctg tcagaaaaaa tctcgagaga ttttttctcg acatcattaa agagtctaac 900

gggccggaat ga 912

<210> 1

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<220>

<223> 1501F

<400> 1

ttgcaggagt tcagaataa 19

<210> 2

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<220>

<223> 1501R

<400> 2

cttggaagct cacaatca 18

<210> 4

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<220>

<223> M13F

<400> 4

tgtaaaacga cggccagt 18

<210> 5

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<220>

<223> M13R

<400> 5

caggaaacag ctatgacc 18

<210> 6

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<220>

<223> q1501F

<400> 6

gcccgcaaac gtccaatc 18

<210> 7

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<220>

<223> q1501R

<400> 7

cccaaagggt caagtccg 18

<210> 8

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<220>

<223> qprocF

<400> 8

aggtgccgtg caggtattcc 20

<210> 9

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<220>

<223> qprocR

<400> 9

gaacatggct gaggcgatca 20

Claims

1.一株高产电能力的硫还原地杆菌，其特征在于，通过过表达GSU1501获得；

所述的基因GSU1501的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。

2.根据权利要求1所述的高产电能力的硫还原地杆菌，其特征在于，所述的高产电能力的硫还原地杆菌的制备方法，具体包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的高产电能力的硫还原地杆菌，其特征在于，步骤(1)中所述的扩增基因GSU1501所使用的引物为：

1501F：5’-TTGCAGGAGTTCAGAATAA-3’；

1501R：5’-CTTGGAAGCTCACAATCA-3’。

4.根据权利要求2所述的高产电能力的硫还原地杆菌，其特征在于，

步骤(1)中所述的加A尾采用Taq酶，加A尾前进行纯化；

步骤(1)中所述的连接的载体为pMD19-T；

步骤(1)中所述的克隆采用的感受态细胞为DH5α。

5.根据权利要求2所述的高产电能力的硫还原地杆菌，其特征在于，

步骤(2)中所述的双酶切采用限制性内切酶BamHⅠ-HF和HindⅢ-HF；

步骤(2)中所述的连接采用T4连接酶。

6.根据权利要求2所述的高产电能力的硫还原地杆菌，其特征在于，

步骤(3)中所述的电转化的感受态细胞采用菌株G.sulfurreducens PCA制备得到；

步骤(3)中所述的培养为采用NBAF培养基30℃厌氧培养。

7.根据权利要求6所述的高产电能力的硫还原地杆菌，其特征在于，

所述的NBAF培养基的配方如下：延胡索酸4.64g/L、CaCl₂·2H₂O 0.04g/L、MgSO₄·7H₂O0.1g/L、NaHCO₃ 1.8g/L、Na₂CO₃·H₂O 0.5g/L、三水乙酸钠2.04g/L、100×NB Salts 10mL/L、NB Mineral Elixir 10ml/L、DL Vitamins 15mL/L、0.1％(m/v)刃天青0.5mL/L；

所述的NBAF培养基中添加100μg/mL奇霉素。

8.根据权利要求7所述的高产电能力的硫还原地杆菌，其特征在于，

所述的100×NB Salts的配方如下：KH₂PO₄ 42g/L、K₂HPO₄ 22g/L、NH₄Cl 20g/L、KCl38g/L、NaCl 36g/L；

所述的NB Mineral Elixir配制如下：800mL超纯水中加入2.14g氨三乙酸，用10mol/LNaOH调整溶液pH至6.5～7.0，改用2mol/L NaOH调整溶液pH至8.0～8.5，依次加入0.1gMoCl₂·4H₂O、0.3g FeSO₄·7H₂O、0.17g CoCl₂·6H₂O、0.2g ZnSO₄·7H₂O、0.03g CuCl₂·2H₂O、0.005g AlK(SO₄)₂·12H₂O、0.005g H₃BO₃、0.09g Na₂MoO₄·2H₂O、0.11g NiSO₄·6H₂O以及0.02g Na₂WO₄·2H₂O，搅拌溶解，超纯水定容至1L；

所述的DL Vitamins的配方如下：维生素H 0.002g/L、维生素B5 0.005g/L、维生素B120.0001g/L、对氨基苯甲酸0.005g/L、硫辛酸0.005g/L、维生素B3 0.005g/L、维生素B10.005g/L、维生素B2 0.005g/L、维生素B6 0.01g/L、叶酸0.002g/L。

9.权利要求1-8任一项所述的高产电能力的硫还原地杆菌在产电中的应用。

10.权利要求1-8任一项所述的高产电能力的硫还原地杆菌作为微生物燃料电池在产电中的应用。