馬克斯克魯維酵母的戊糖發(fā)酵.pdf

1、獲得能夠高效利用五碳糖的菌株是纖維素乙醇發(fā)展中的主要難題之一。本文從耐熱型馬克斯克魯維酵母出發(fā)，研究了多株馬克斯克魯維酵母的戊糖發(fā)酵性能。分析影響戊糖發(fā)酵的主要原因，并對其進行基因改造，以期得到發(fā)酵性能提高的菌株。
　　首先，分別采用低濃度木糖、阿拉伯糖為唯一碳源，比較了六株馬克斯克魯維酵母在30℃和40℃條件下的發(fā)酵性能，選擇發(fā)酵差異最為顯著的K.m9009、K.m1911、K.m1727作為進一步研究對象，比較了三株菌在較高濃

2、度下的戊糖發(fā)酵性能。結果顯示，在木糖發(fā)酵方面，30℃和40℃發(fā)酵溫度下，發(fā)酵木糖最快的菌株均為K.m1727，發(fā)酵5 d可消耗32.94 g/L和34.67 g/L木糖，分別產生9.22 g/L和19.25 g/L木糖醇，基本無乙醇積累；而木糖發(fā)酵最慢的為K.m1911，發(fā)酵6 d消耗29.29 g/L和15.81 g/L木糖，分別產生0.95 g/L和0.25 g/L的木糖醇和2.68 g/L和0.92 g/L的乙醇。在阿拉伯糖發(fā)酵方

3、面，三株菌也表現出了顯著的差異。30℃條件下，耗糖最快的為K.m9009，發(fā)酵7 d消耗30.70 g/L阿拉伯糖，產生13.85 g/L阿拉伯糖醇；而40℃條件下，耗糖最快的為K.m1727，發(fā)酵6 d消耗33.54 g/L阿拉伯糖并產生25.86 g/L阿拉伯糖醇。而耗糖最慢的均為K.m1911，分別消耗7.17 g/L和23.55 g/L阿拉伯糖，產生6.06 g/L和17.96 g/L阿拉伯糖醇。
　　其次，在基因水平、轉

4、錄水平和胞內代謝物水平上對三株菌發(fā)酵性能差異的原因進行了分析?；蛩缴?，采用PCR方法獲得三個菌株的木糖和阿拉伯糖代謝途徑中的五種關鍵酶基因（XR、XDH、XK和AR、LAD）序列，并利用Clustalx2.1進行了序列比對。結果顯示三株菌的關鍵酶氨基酸編碼序列與文獻中報道的一株克魯維酵母的序列相似性達98%以上，且差異位點均不在酶的已知作用位點處，因此，不同克魯維酵母的戊糖發(fā)酵性能差異不是由其關鍵酶的基因水平決定。轉錄水平上，通過R

5、eal-time實驗，對木糖發(fā)酵差異最為明顯的K.m1727和K.m1911中木糖代謝途徑中四個關鍵酶(XR、XDH、XK和ADH)的基因表達量進行了測定，結果顯示對于耐熱菌株K.m1727，XDH和XK基因表達量低是導致其木糖代謝過程中，木糖醇積累、乙醇產量低的主要原因。胞內代謝物水平上，對K.m1727和K.m1911木糖發(fā)酵周期內的13種胞內代謝物進行了測定比較，發(fā)現K.m1727的木糖代謝主要停留在木糖轉化為木糖醇的步驟。