微藻代謝工程改造研究進(jìn)展及展望
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4.7
微藻種類(lèi)繁多,分布廣泛,很多微藻能通過(guò)自身代謝生產(chǎn)油脂、色素、多糖等高價(jià)值產(chǎn)品.但通常情況下,微藻生產(chǎn)高價(jià)值產(chǎn)品時(shí)存在產(chǎn)物含量低以及細(xì)胞采收成本高等缺點(diǎn),限制了微藻產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用.為了有效開(kāi)發(fā)利用微藻資源,研究如何利用遺傳改造技術(shù)選育藻株,提高其代謝物含量,并改善微藻采收效率十分重要.近年來(lái),利用代謝工程改造微藻取得了顯著進(jìn)展,此外,微藻基因組編輯及合成生物學(xué)研究也不斷深入,這些遺傳改造技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新,必將提高微藻重要代謝物的生產(chǎn)效率,以滿足人類(lèi)不斷增長(zhǎng)的能源、食品和制藥工業(yè)需求.
甲基營(yíng)養(yǎng)菌代謝網(wǎng)絡(luò)途徑和代謝工程改造的研究進(jìn)展
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一碳化合物(甲醇或甲烷)高值化轉(zhuǎn)化是當(dāng)前生物工程領(lǐng)域的重要研究熱點(diǎn)。甲基營(yíng)養(yǎng)菌是一類(lèi)以甲醇為碳源和能源生長(zhǎng)的革蘭氏陰性菌,隨著基因組測(cè)序的開(kāi)展和各類(lèi)組學(xué)技術(shù)的發(fā)展,以扭脫甲基桿菌為代表的甲基營(yíng)養(yǎng)菌的中心代謝網(wǎng)絡(luò)途徑和相關(guān)功能基因逐漸明晰。近年來(lái),甲基營(yíng)養(yǎng)菌中包括基因過(guò)表達(dá)、基因敲除整合等遺傳操作工具的完善以及各種基因調(diào)控元件的開(kāi)發(fā),為甲基營(yíng)養(yǎng)菌的底盤(pán)改造和異源途徑優(yōu)化表達(dá)提供了重要基礎(chǔ),國(guó)內(nèi)外的研究推動(dòng)了甲醇轉(zhuǎn)化成多種高附加值產(chǎn)品。此外,人們渴望利用傳統(tǒng)基因工程菌作為底盤(pán)構(gòu)建合成型甲基菌,以期更高效實(shí)現(xiàn)甲醇催化轉(zhuǎn)化。本文中,筆者綜述了目前甲基營(yíng)養(yǎng)菌,尤其是扭脫甲基桿菌的代謝網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)、代謝工程改造策略與應(yīng)用以及構(gòu)建合成型甲基細(xì)菌這3個(gè)方面的研究進(jìn)展,以期為甲基微生物催化轉(zhuǎn)化的研究提供借鑒。
代謝工程改造釀酒酵母生產(chǎn)L-乳酸的研究進(jìn)展
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l-乳酸是一種重要的有機(jī)化合物,具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。微生物發(fā)酵法生產(chǎn)是當(dāng)前l(fā)-乳酸的主要來(lái)源,但受限于精確的發(fā)酵條件、菌體產(chǎn)物耐受能力低及底物要求高等因素,導(dǎo)致l-乳酸供給不足且價(jià)格偏高。鑒于釀酒酵母利用廉價(jià)底物生產(chǎn)有價(jià)值物質(zhì)方面的諸多優(yōu)勢(shì),并隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,利用代謝工程改造釀酒酵母本身固有的代謝網(wǎng)絡(luò),使其高產(chǎn)l-乳酸已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。從l-乳酸的異源生產(chǎn)、關(guān)鍵途徑改造及菌體生長(zhǎng)能力恢復(fù)三個(gè)方面歸納了關(guān)于代謝工程改造釀酒酵母生產(chǎn)l-乳酸的研究進(jìn)展。最后,指出了釀酒酵母異源生產(chǎn)l-乳酸存在的不足和今后研究的方向。
代謝工程改造異養(yǎng)微生物固定CO_2研究進(jìn)展
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4.8
環(huán)境保護(hù)和能源供應(yīng)是人類(lèi)關(guān)心的兩大問(wèn)題。能源消耗釋放出的溫室氣體對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。利用co_2固定途徑可將co_2轉(zhuǎn)化成燃料或化學(xué)品。天然固碳生物通常存在生長(zhǎng)緩慢、固碳效率低等問(wèn)題。通過(guò)在模式微生物中增強(qiáng)或重構(gòu)co_2固定途徑,實(shí)現(xiàn)co_2的再循環(huán),可提高燃料或化學(xué)品的產(chǎn)量,減少溫室氣體排放。文中詳細(xì)介紹了通過(guò)代謝工程手段改造co_2固定途徑改善化學(xué)品生產(chǎn)以及糖合成,闡述了相關(guān)代謝途徑及其中的關(guān)鍵酶在co_2固定中的作用,介紹了電生化合成系統(tǒng)的應(yīng)用,顯示出co_2固定的巨大潛力,并展望了未來(lái)co_2固定的研究方向。
代謝工程改造釀酒酵母生產(chǎn)L-乳酸的研究進(jìn)展??
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4.7
l-乳酸是一種重要的有機(jī)化合物,具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。微生物發(fā)酵法生產(chǎn)是當(dāng)前l(fā)-乳酸的主要來(lái)源,但受限于精確的發(fā)酵條件、菌體產(chǎn)物耐受能力低及底物要求高等因素,導(dǎo)致l-乳酸供給不足且價(jià)格偏高。鑒于釀酒酵母利用廉價(jià)底物生產(chǎn)有價(jià)值物質(zhì)方面的諸多優(yōu)勢(shì),并隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,利用代謝工程改造釀酒酵母本身固有的代謝網(wǎng)絡(luò),使其高產(chǎn)l-乳酸已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。從l-乳酸的異源生產(chǎn)、關(guān)鍵途徑改造及菌體生長(zhǎng)能力恢復(fù)三個(gè)方面歸納了關(guān)于代謝工程改造釀酒酵母生產(chǎn)l-乳酸的研究進(jìn)展。最后,指出了釀酒酵母異源生產(chǎn)l-乳酸存在的不足和今后研究的方向。
代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn)乳酸的研究進(jìn)展
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4.6
乳酸是自然界中最小的手性分子,廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和化工等領(lǐng)域,同時(shí)也是合成生物可降解塑料——聚乳酸的前體.目前,化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法是生產(chǎn)乳酸的兩種主要方法,而后者在底物的可再生性、產(chǎn)物光學(xué)純度和環(huán)境友好等方面均具有潛在優(yōu)勢(shì).自然界中許多微生物細(xì)胞都能合成和積累乳酸,如大腸桿菌、釀酒酵母和乳酸菌等.與乳酸菌、芽胞乳桿菌和谷氨酸棒狀桿菌等乳酸生產(chǎn)菌株相比,大腸桿菌具有生長(zhǎng)速度快、營(yíng)養(yǎng)要求簡(jiǎn)單、易于高密度發(fā)酵、代謝網(wǎng)絡(luò)清楚、遺傳操作方法成熟和產(chǎn)物乳酸光學(xué)純度高等優(yōu)勢(shì).本文中,筆者介紹了乳酸的研究現(xiàn)狀及其在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的作用,系統(tǒng)綜述了國(guó)內(nèi)外通過(guò)代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn)乳酸的研究進(jìn)展,在此基礎(chǔ)上展望了乳酸生產(chǎn)研究的發(fā)展方向,以期為其工業(yè)應(yīng)用提供參考.
代謝工程改造微生物生產(chǎn)芳香族化合物的研究進(jìn)展
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4.6
芳香族化合物廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè).利用代謝工程改造微生物生產(chǎn)各種芳香族化合物越來(lái)越受到人們的關(guān)注.通過(guò)理性改造,微生物可以定向地大量積累人們需要的各種芳香族化合物.此外,通過(guò)設(shè)計(jì)新的反應(yīng)途徑并引入外源基因,可以拓寬微生物生物合成的產(chǎn)物譜,獲得某些具有重要應(yīng)用價(jià)值的新的芳香族化合物.這些研究成果對(duì)解決化石能源危機(jī)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題具有積極意義.本文中,筆者主要對(duì)近年來(lái)微生物生產(chǎn)各種芳香族化合物的最新研究進(jìn)展及相應(yīng)的代謝工程改造策略進(jìn)行綜述,為開(kāi)展相關(guān)研究提供參考.
代謝工程改造酵母生產(chǎn)多不飽和脂肪酸的研究進(jìn)展
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4.5
多不飽和脂肪酸因其在食品和醫(yī)藥領(lǐng)域的廣泛作用而得到人們極大的關(guān)注,當(dāng)前利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)多不飽和脂肪酸具有諸多優(yōu)點(diǎn),由于酵母生產(chǎn)迅速且生物量較高,利用酵母生產(chǎn)多不飽和脂肪酸已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。本文綜述了代謝工程改造酵母生產(chǎn)多不飽和脂肪酸的研究進(jìn)展,以常規(guī)酵母-釀酒酵母和非常規(guī)酵母-解脂耶氏酵母為例,介紹了酵母菌中多不飽和脂肪酸的代謝途徑、酵母產(chǎn)油脂的生化機(jī)制、代謝工程改造酵母產(chǎn)多不飽和脂肪酸以及不飽和脂肪酸積累對(duì)酵母耐受性的影響。以后研究工作的重點(diǎn)是進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)酵母生產(chǎn)多不飽和脂肪酸的機(jī)理研究,并以此為來(lái)指導(dǎo)代謝工程改造酵母生產(chǎn)多不飽和脂肪酸。
代謝工程改造釀酒酵母生產(chǎn)2,3-丁二醇的研究進(jìn)展
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4.5
釀酒酵母(saccharomycescerevisiae)作為"細(xì)胞動(dòng)力車(chē)間"能夠生產(chǎn)生物燃料和工業(yè)產(chǎn)品,2,3-丁二醇(2,3-bd)是其重要的一種次級(jí)代謝產(chǎn)物,廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。但野生型s.cerevisiae合成2,3-bd的效率低,制約著工業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)程,因此,應(yīng)用代謝工程法優(yōu)化代謝途徑來(lái)解決這一問(wèn)題極其重要。該研究對(duì)近年來(lái)利用代謝工程手段來(lái)提高s.cerevisiae2,3-bd產(chǎn)量的策略進(jìn)行了總結(jié),主要包括:過(guò)表達(dá)2,3-bd合成途徑中的關(guān)鍵酶編碼基因;敲除編碼乙醇、甘油、乙酸等分支途徑的關(guān)鍵酶基因;利用可再生能源合成2,3-bd;應(yīng)用輔因子工程手段對(duì)s.cerevisiae合成2,3-bd的代謝網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)及合理改造等。對(duì)s.cerevisiae未來(lái)的研究方向進(jìn)行了展望,為實(shí)現(xiàn)生物燃料2,3-bd的工業(yè)化生產(chǎn)提供了保障。
代謝工程改造甘油代謝途徑提高β-胡蘿卜素產(chǎn)量
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4.6
甘油是生物柴油的副產(chǎn)物,因其價(jià)格低廉和高還原性,成為生物發(fā)酵的重要碳源.為了進(jìn)一步提高工程菌對(duì)甘油的利用能力,從而提高萜類(lèi)化合物的合成能力,本研究從β-胡蘿卜素高產(chǎn)菌car015出發(fā),對(duì)其甘油代謝途徑的多個(gè)基因進(jìn)行了調(diào)控.首先敲除了編碼3-磷酸甘油抑制子的glpr基因,然后分別用m1-37、m1-46和m1-93三個(gè)不同強(qiáng)度的人工調(diào)控元件對(duì)glpfk,glpd和tpia三組基因進(jìn)行單基因調(diào)控和多基因組合調(diào)控.研究發(fā)現(xiàn)用m1-46調(diào)控glpd基因后p-胡蘿卜素產(chǎn)量達(dá)到了64.82mg/l,是car015的4.86倍,甘油消耗速率也提高了100%;調(diào)控tpipa基因后β-胡蘿卜素產(chǎn)量略有提高;調(diào)控glpfk基因后p-胡蘿卜素產(chǎn)量略有降低.說(shuō)明g1pd是甘油代謝途徑中的關(guān)鍵限速步驟.q-pcr結(jié)果表明,降低甘油代謝途徑的glpd和glpfk基因轉(zhuǎn)錄水平,增加tpia基因轉(zhuǎn)錄水平,可以增加細(xì)胞生長(zhǎng)速度、提高β-胡蘿卜素產(chǎn)量,可能是因?yàn)闇p少了丙酮醛毒性所致.組合調(diào)控glpd和tpia基因,獲得β-胡蘿卜素產(chǎn)量最高菌株gly003,其p-胡蘿卜素產(chǎn)量達(dá)72.45mg/l,產(chǎn)率達(dá)18.65mg/g每克干細(xì)胞,分別是出發(fā)菌株car015的5.23倍和1.99倍.總之,glpd是甘油代謝途徑中的關(guān)鍵限速步驟,適當(dāng)強(qiáng)度調(diào)控glpd,可以有效提高重組大腸桿菌的p-胡蘿卜素產(chǎn)量.
紫穗槐-4,11-二烯合酶及其代謝工程研究進(jìn)展
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4.6
紫穗槐-4,11-二烯合酶催化fpp(farnesylpyrophosphate,法尼基焦磷酸)生成青蒿素前體紫穗槐-4,11-二烯,是青蒿素生物合成途徑中的關(guān)鍵酶。本文對(duì)紫穗槐-4,11-二烯合酶的分子生物學(xué)和代謝工程研究進(jìn)行了綜述。紫穗槐-4,11-二烯合酶編碼基因及其相關(guān)核酸序列已經(jīng)得到了克隆。紫穗槐-4,11-二烯合酶cdna全長(zhǎng)1641bp,編碼546aa。紫穗槐-4,11-二烯合酶最適ph范圍較寬,但需要二價(jià)金屬離子作為輔酶才能發(fā)揮作用,其產(chǎn)物和底物的特異性不高。在紫穗槐-4,11-二烯合酶作用下,fpp首先進(jìn)行的是1,6-合環(huán),然后是1,10-合環(huán),形成紫穗槐-4,11-二烯。由于紫穗槐-4,11-二烯合酶在青蒿素生物合成中具有重要的意義,自從其基因被克隆測(cè)序后,先后被導(dǎo)入e.coli、s.cereviseae、煙草、擬南芥和a.nidulans,獲得了能產(chǎn)生紫穗槐-4,11-二烯的各種工程菌或細(xì)胞,研究通過(guò)不同方式提高工程菌中紫穗槐-4,11-二烯產(chǎn)量的方法。
代謝工程改造運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌用于提高乙醇產(chǎn)量
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4.7
目的:采用可以在運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌中表達(dá)的操縱子構(gòu)建重組運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌,用于提高該細(xì)菌對(duì)高溫高糖的耐受性和提高乙醇產(chǎn)量。方法:用外來(lái)的yfdz、metb和hsp構(gòu)建的多順?lè)醋淤|(zhì)粒,轉(zhuǎn)化運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌而使其獲得新的代謝途徑。在玉米水解液中,驗(yàn)證了該多順?lè)醋淤|(zhì)粒對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌產(chǎn)生乙醇的影響。結(jié)果:與對(duì)照菌相比,在37℃和糖濃度為28%的培養(yǎng)條件下,該基因工程菌的乙醇產(chǎn)量提高到183.2%。在37℃,糖濃度為28%并添加氮源的條件下,該基因工程菌的乙醇產(chǎn)量提高到148.0%。結(jié)論:yfdz、metb及hsp三種基因的共同作用能顯著提高運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌的乙醇產(chǎn)量和發(fā)酵溫度。
代謝工程改造釀酒酵母生產(chǎn)β-胡蘿卜素
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4.7
β-胡蘿卜素在食品、藥品和化妝品領(lǐng)域有廣泛用途。為獲得生產(chǎn)β-胡蘿卜素的微生物細(xì)胞工廠,本研究首先在釀酒酵母by4742中過(guò)表達(dá)甲羥戊酸(mva)途徑的限速酶3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶a還原酶(hmgr)基因及二萜化合物合成的關(guān)鍵酶牻牛兒基牻牛兒基焦磷酸合酶(ggps)基因,來(lái)提高牻牛兒基牻牛兒基焦磷酸(ggpp)的供給。在釀酒酵母底盤(pán)菌by4742-t2的基礎(chǔ)上整合來(lái)源于成團(tuán)泛菌和紅法夫酵母的β-胡蘿卜素合成基因,比較釀酒酵母工程菌生產(chǎn)β-胡蘿卜素的差別。結(jié)果表明提高釀酒酵母中hmgr和ggps酶基因的表達(dá)能將工程菌中β-胡蘿卜素的產(chǎn)量提高26.0倍。另外,來(lái)源于真核生物紅法夫酵母的合成基因相比成團(tuán)泛菌,更有利于釀酒酵母生產(chǎn)β-胡蘿卜素。最終獲得的釀酒酵母工程菌bw02能生產(chǎn)1.56mg/g細(xì)胞干重的β-胡蘿卜素,為進(jìn)一步獲得高產(chǎn)β-胡蘿卜素細(xì)胞工廠提供基礎(chǔ)。
代謝工程改造釀酒酵母合成肌醇
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4.7
[目的]肌醇別名環(huán)己六醇,是一種具有生物活性的糖醇,在醫(yī)藥、食品和飼料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值.為獲得生產(chǎn)肌醇的微生物細(xì)胞工廠,通過(guò)代謝工程改造,構(gòu)建生產(chǎn)肌醇的釀酒酵母工程菌株.[方法]對(duì)釀酒酵母肌醇合成途徑的正負(fù)調(diào)控同時(shí)改造,過(guò)表達(dá)肌醇-3-磷酸合成酶基因ino1,敲除肌醇生物合成的轉(zhuǎn)錄抑制子基因opi1和抗性基因kanmx,獲得重組菌.利用氣相色譜法檢測(cè)重組菌發(fā)酵液中肌醇含量.[結(jié)果]構(gòu)建了生物安全性的產(chǎn)肌醇基因工程菌株,搖瓶培養(yǎng)產(chǎn)量為1.021g/l.[結(jié)論]通過(guò)過(guò)表達(dá)ino1和敲除opi1來(lái)改造釀酒酵母,能夠有效提高重組菌的肌醇產(chǎn)量,為下一步的微生物發(fā)酵法產(chǎn)肌醇的工業(yè)應(yīng)用奠定基礎(chǔ).
代謝工程改造畢赤酵母生產(chǎn)葡萄糖二酸
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4.4
葡萄糖二酸是一種具有重要生物功能的有機(jī)酸,為了實(shí)現(xiàn)微生物合成葡萄糖二酸的高效生產(chǎn),異源表達(dá)來(lái)源于小鼠基因組的miox基因及pseudomonasputidakt2440的udh基因,在畢赤酵母中構(gòu)建葡萄糖二酸合成途徑,實(shí)現(xiàn)了葡萄糖二酸的生成。通過(guò)在搖瓶水平進(jìn)行優(yōu)化,確定了最適碳源為葡萄糖(初始質(zhì)量濃度60g/l最優(yōu)),最適初始ph為5.5,最優(yōu)接種齡為24h,最適接種體積分?jǐn)?shù)為25%,重組畢赤酵母生成的葡萄糖二酸產(chǎn)量從最初的(566.36±16.98)mg/l提高至(967.60±3.90)mg/l。在此基礎(chǔ)上,重組畢赤酵母在3l發(fā)酵罐中放大培養(yǎng),葡萄糖二酸的產(chǎn)量達(dá)到了(2.60±0.04)g/l。
代謝工程改造釀酒酵母合成葡萄糖二酸
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4.5
葡萄糖二酸是一種高附加值的有機(jī)酸,廣泛用于食品、醫(yī)藥和化工領(lǐng)域.為獲得生產(chǎn)葡萄糖二酸的微生物細(xì)胞工廠,通過(guò)共表達(dá)小鼠來(lái)源的肌醇加氧酶(miox)及惡臭假單胞菌來(lái)源的醛酸脫氫酶(udh),在釀酒酵母saccharomycescerevisiaecen.pk2-1c中構(gòu)建了葡萄糖二酸合成途徑,產(chǎn)量為(28.28±3.15)mg/l.在此基礎(chǔ)上,通過(guò)調(diào)控前體肌醇的合成途徑,發(fā)現(xiàn)肌醇-1-磷酸合成酶(ino1)是葡萄糖二酸合成途徑的限速酶,過(guò)量表達(dá)ino1,葡萄糖二酸產(chǎn)量達(dá)到(107.51±10.87)mg/l,提高了2.8倍.進(jìn)一步弱化競(jìng)爭(zhēng)支路中磷酸果糖激酶(pfkl)的表達(dá),最終葡萄糖二酸的產(chǎn)量達(dá)到(230.22±10.75)mg/l,為進(jìn)一步獲得高產(chǎn)葡萄糖二酸細(xì)胞工廠提供基礎(chǔ).
代謝工程改造大腸桿菌合成β-丙氨酸
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4.3
β-丙氨酸是天然存在的唯一一種β型氨基酸,在醫(yī)藥、食品、化工等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。該研究考察了以重組escherichiacoli發(fā)酵合成β-丙氨酸的可能性。在敲除副產(chǎn)物乙酸、甲酸、乙醇、琥珀酸、乳酸合成途徑編碼基因的escherichiacolicicimb0016-050(acka-ptapflbadhefrdaldha)菌株中,考察疊加敲除β-丙氨酸的競(jìng)爭(zhēng)途徑天冬氨酸激酶、泛酸合成酶和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(eⅱcbglc)的編碼基因(lysc、panc、ptsg)以及過(guò)表達(dá)來(lái)源于corynebacteriumglutamicum的pand基因?qū)铣搔?丙氨酸的影響。結(jié)果表明,疊加敲除上述基因后,β-丙氨酸的合成量依次提高了12.5%、39.3%和13.3%;過(guò)量表達(dá)pand基因,β-丙氨酸合成量提高了86.2倍;經(jīng)發(fā)酵條件優(yōu)化,菌株b0016-080bb/ppl-pand搖瓶發(fā)酵可合成(5.0±0.2)g/lβ-丙氨酸,體積生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到(0.12±0.01)g/(l·h)。該結(jié)果為發(fā)酵法合成β-丙氨酸奠定了基礎(chǔ)。
代謝工程改造Escherichia coli生產(chǎn)3-羥基丙酸
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4.8
以提高3-羥基丙酸的產(chǎn)量為目標(biāo),對(duì)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建的基因工程大腸桿菌進(jìn)行改造,敲除形成副產(chǎn)物1,3-丙二醇的主要酶基因——乙醛脫氫酶基因yqhd,得到e.coliw3110δyqhd(pcdfduet-tac-gpd1-tukgsadh/pacycduet-tac-dhab1-4),該工程菌搖瓶發(fā)酵產(chǎn)量達(dá)到2.53g/l,相比未敲除yqhd基因的菌株,產(chǎn)量提高了5.8倍。另外,敲除了甘油代謝途徑中的抑制因子glpr基因,得到e.coliw3110δglpr(pcdfduet-tac-gpd1-tukgsadh/pacycduet-tac-dhab1-4),該工程菌搖瓶發(fā)酵產(chǎn)量達(dá)到2.86g/l,相比未敲除glpr基因的菌株,產(chǎn)量提高了6.7倍。后經(jīng)5l罐發(fā)酵培養(yǎng)后,3-羥基丙酸的產(chǎn)量提升到15.4g/l。該實(shí)驗(yàn)為進(jìn)一步利用大腸桿菌工程菌發(fā)酵生產(chǎn)3-羥基丙酸提供了研究基礎(chǔ)。
L-亮氨酸產(chǎn)生菌的代謝工程改造及其發(fā)酵效率
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4.5
以選育的獲得產(chǎn)l-亮氨酸的谷氨酸棒桿菌md106為出發(fā)菌株,通過(guò)重疊延伸pcr及自殺載體介導(dǎo)的同源重組技術(shù)構(gòu)建panbc及alat雙基因缺失的突變株md106δpanbc/δalat,并對(duì)出發(fā)菌及雙缺失重組菌進(jìn)行搖瓶發(fā)酵試驗(yàn),測(cè)定發(fā)酵指數(shù)。結(jié)果顯示,發(fā)酵40h后,突變株的l-亮氨酸的產(chǎn)量為7.91g/l,比出發(fā)菌株提高43.3%,而且主要雜酸——丙氨酸減少超過(guò)80%,總雜酸比例較出發(fā)菌株減少55.6%。
代謝工程改造釀酒酵母生產(chǎn)L-蘋(píng)果酸
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4.3
為了研究胞質(zhì)還原路徑對(duì)釀酒酵母積累l-蘋(píng)果酸的影響,通過(guò)在釀酒酵母中過(guò)量表達(dá)源于黃曲霉的丙酮酸羧化酶(afpyc)、蘋(píng)果酸脫氫酶(afmdh)及c4-二羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(afmae),成功構(gòu)建了l-蘋(píng)果酸合成的胞質(zhì)還原路徑。結(jié)果表明:(1)當(dāng)?shù)退奖磉_(dá)afpyc時(shí),其丙酮酸濃度降低了42%,但不能積累l-蘋(píng)果酸;(2)當(dāng)共表達(dá)afpyc和afmdh時(shí),菌株w005積累了1.93g/l的l-蘋(píng)果酸,與對(duì)照菌株w004相比細(xì)胞干重提高了350%,丙酮酸降低了65.9%;(3)當(dāng)共表達(dá)afpyc、afmdh和afmae時(shí),菌株w006的l-蘋(píng)果酸產(chǎn)量提高了21.2%,達(dá)到2.34g/l;4)通過(guò)提高接種量至初始o(jì)d_(600)=2,l-蘋(píng)果酸的產(chǎn)量提高到3.28g/l。通過(guò)在釀酒酵母中過(guò)量表達(dá)黃曲霉胞質(zhì)還原路徑的關(guān)鍵基因,使得工程菌能夠積累l-蘋(píng)果酸,為目標(biāo)產(chǎn)物的高效積累提供了一種可借鑒的思路。
微藻遺傳改造的方法及應(yīng)用進(jìn)展
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4.4
隨著人們對(duì)微藻在能源和資源方面應(yīng)用需求的增加,現(xiàn)有藻種的性狀已不能滿足應(yīng)用的需要,對(duì)微藻進(jìn)行遺傳改造越來(lái)越必要。本文簡(jiǎn)要介紹了顯微注射、玻璃珠法、電轉(zhuǎn)化法、基因槍法及農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法等轉(zhuǎn)化技術(shù)在藻類(lèi)遺傳轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用,并對(duì)微藻藻種遺傳改造方法如構(gòu)建隨機(jī)插入突變體庫(kù)、rna干擾、基因組編輯技術(shù)等進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述,希望能為這一領(lǐng)域的科研工作者提供參考。
遺傳改造微生物代謝途徑生產(chǎn)新型柴油燃料的研究進(jìn)展
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4.6
生物柴油是一種能替代柴油的可再生燃料,然而通過(guò)植物油料化學(xué)轉(zhuǎn)酯化生產(chǎn)的第一代生物柴油在性能和生產(chǎn)工藝上有很多缺點(diǎn)。近年來(lái)隨著合成生物學(xué)和代謝工程的迅速發(fā)展,通過(guò)選擇合適的微生物并利用各種生物技術(shù)改造其代謝合成途徑,如脂肪酸合成途徑、異戊二烯合成途徑,研究人員能利用微生物直接生產(chǎn)性能更加優(yōu)越、品質(zhì)更高的新型第二代生物柴油——長(zhǎng)鏈烷烴。文章總結(jié)了目前遺傳改造微生物代謝途徑生產(chǎn)新型柴油的研究進(jìn)展,并指出目前該領(lǐng)域存在的問(wèn)題以及今后的發(fā)展方向。
代謝工程方法改造大腸桿菌生產(chǎn)胸苷
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4.7
胸苷是抗艾滋病藥物司他夫定(3′-脫氧-2′,3′-雙脫氫胸苷)和疊氮胸苷的重要前體物質(zhì)。應(yīng)用代謝工程方法對(duì)大腸桿菌escherichiacolibl21(de3)生物合成胸苷進(jìn)行了研究。通過(guò)敲除e.colibl21嘧啶回補(bǔ)途徑的deoa、tdk和udp三個(gè)基因,bs03工程菌株能夠積累21.6mg/l胸苷。為了增加合成胸苷前體物核糖-5-磷酸和nadph的供給,進(jìn)一步敲除pgi和pyrl使工程菌bs05胸苷的產(chǎn)量提高到90.5mg/l。而通過(guò)過(guò)表達(dá)胸苷合成途徑的usha、thya、dut、ndk、nrda和nrdb六個(gè)基因,菌株bs08胸苷的產(chǎn)量能達(dá)到272mg/l。通過(guò)分批補(bǔ)料發(fā)酵,bs08最終可以積累1248.8mg/l的胸苷。本研究結(jié)果表明經(jīng)過(guò)代謝工程改造的e.colibl21具有良好的胸苷合成能力和應(yīng)用潛力。
污泥燃料化技術(shù)研究進(jìn)展及展望
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4.8
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng),水處理行業(yè)產(chǎn)生的污泥量大幅增加,給生態(tài)系統(tǒng)、社會(huì)環(huán)境均帶來(lái)了巨大的壓力。傳統(tǒng)污泥處理處置手段的弊端日益顯現(xiàn),污泥資源化再利用成為污泥處理行業(yè)新的發(fā)展方向。文章在分析傳統(tǒng)污泥處理手段不足的基礎(chǔ)上,綜述了污泥燃料化這種最有前景的污泥資源利用技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,并展望了其發(fā)展前景。
SBS改性瀝青老化行為研究進(jìn)展及展望
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4.3
sbs改性瀝青因其擁有良好高低溫性能而在道路工程中備受青睞,但易老化限制了進(jìn)一步推廣應(yīng)用。本文在總結(jié)歸納目前sbs改性瀝青老化研究基礎(chǔ)之上,分別從路用環(huán)境、宏觀性能和微觀結(jié)構(gòu)等角度分析sbs改性瀝青老化行為。對(duì)sbs改性瀝青老化與再生的研究對(duì)探索提高sbs改性瀝青抗老化性和開(kāi)發(fā)更優(yōu)良的再生方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
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