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充分利用木质纤维素水解液中的所有糖源,是以木质纤维素为原料发酵燃料乙醇的一个关键因素。木糖是木质纤维素中最重要的五碳糖组分,也是自然界仅次于葡萄糖的第二大糖源,因此人们在开发能同时发酵葡萄糖和木糖生成乙醇的微生物菌种上做了很多工作。运动发酵单胞菌作为一种乙醇生产菌,可以通过ED途径专一代谢葡萄糖、果糖、蔗糖作为碳源和能源,同时具有高乙醇得率,高乙醇耐受性等优点,但是Z.mobilis的缺点是底物利用范围较窄,仅限于葡萄糖、果糖和蔗糖,而不能利用木糖。
在实验室的前期工作中分别克隆了构建木糖代谢路径需要的四个酶的基因,即xylA,xylB,talB和tktA基因,并将其整合至穿梭载体后转化至Z.mobilisZM4中。本工作的目的就是利用Tn5转座系统将木糖利用的相关基因整合至染色体上。为了利用抗性更加有效的筛选到转化子,同时还整合了氯霉素抗性基因作为筛选标记。
首先构建了两个中转质粒pUC18NotI-Cm-XX和pUC18SfiI-TT,即将外源基因首先整合到辅助质粒pUC18NotI与pUC18SfiI中,而后再利用Sfil,Notl两个稀有酶切位点将外源基因整合至系统质粒pUT中,而后通过接合转移的方法将重组质粒转化入Z.mobilis ZM4中。由于pUT质粒上含有可以编码转座酶的tnp基因,在转座酶的作用下,得到了外源基因转座至Z.mobilis ZM4染色体中的转化子。
对检出的转化子提取染色体基因组,经PCR验证证明外源基因确实整合到了Z.mobilis ZM4染色体上,酶活测定结果表明四个基因均可表达,相应的酶活水平分别为:XI酶活为0.302μmol/10 min/mg蛋白;XK酶活0.524 μmol/min/mg蛋白;TAL酶活为0.020 μmol/min/mg蛋白;TKT酶活为0.105 μmol/min/mg蛋白。