耐糖β-葡萄糖苷酶基因的挖掘、突变及应用研究进展

降低木质纤维素生物炼制的用酶成本,对推动木质纤维素的绿色利用至关重要。作为纤维素水解过程中的限速酶,β-葡萄糖苷酶酶解活性受高浓度葡萄糖的胁迫抑制。目前,挖掘和突变耐糖β-葡萄糖苷酶的基因是解决这一问题的重要策略。本综述总结了近年来在耐糖β-葡萄糖苷酶基因的挖掘、酶耐糖分子机制的分析、旨在提高酶耐糖性能的酶基因突变以及基于β-葡萄糖苷酶基因的微生物菌株基因工程改造等方面所取得的进展,并进行了展望。本综述为构建高产耐糖β-葡萄糖苷酶的基因工程菌株提供参考,这对推动木质纤维素生物炼制工业化进程具有重要意义。

草酸青霉的植物多糖降解酶基因表达调控的研究进展

植物生物质是地球上最丰富的可再生资源,对其生物炼制可生产高附加值的生物基产品。生物炼制需要使用植物多糖降解酶(plant-polysaccharide-degrading enzymes,PPDEs),如纤维素酶、木聚糖酶和生淀粉酶。丝状真菌草酸青霉(Penicillium oxalicum)能分泌完整的具有高活力的植物多糖降解酶,但其产量低限制了大规模生产及应用。草酸青霉中植物多糖降解酶的生物合成受到多种调控因子包括转录因子的严格调控。本文主要介绍在以植物生物质甘蔗渣和木薯生淀粉为原料的生物炼制中,涉及的一些关键微生物方面的问题,如从高产植物多糖降解酶的真菌菌株的筛选、育种,到草酸青霉植物多糖降解酶合成及其基因表达的调控基因的鉴定,以及酶产量提高的工程菌株的构建等,为丝状真菌资源的开发与利用提供理论指导。

草酸青霉转录因子POX03446对生淀粉酶产量调控的初步研究

生淀粉酶可以在淀粉糊化温度以下的温度下直接降解生淀粉,具有巨大应用价值。丝状真菌生淀粉酶的产生受转录因子的严格调控。但是,草酸青霉(Penicillium oxalicum)中生淀粉酶产生的调控机制仍不清楚。前期工作中,通过比较基因组学获得了草酸青霉HP7-1中调控生淀粉酶产量的候选调控基因集。本研究以草酸青霉ΔPoxKu70为出发菌株,用同源重组技术敲除了其中一个候选调控基因POX03446,获得了缺失突变株ΔPOX03446。在可溶性淀粉培养条件下,与出发菌株ΔPoxKu70相比,转接后第2天,ΔPOX03446的生淀粉酶产量显著下降29.8%~40.3%(p<0.01;Student’s t test);转接后第4天,生淀粉酶产量显著下降14.6%~29.7%(p<0.01;Student’s t test),表明基因POX03446正向调控草酸青霉生淀粉酶的产生。NCBI BlastP比对分析显示POX03446与草酸青霉调控木聚糖酶基因和纤维素酶基因表达的转录因子PoXlnR一致性为46%。这是第一次报道POX03446调控草酸青霉生淀粉酶的产生。