1。1。1 资源利用问题
我国作为农业大国,植物纤维资源十分丰富,仅是农作物秸杆资源每年的产量就高达7亿多吨[3, 4]。随着农作物生产的专业化及规模化的快速发展,我国农作物秸秆资源的总量也在不断地增长。而秸秆作为一种可再生的生物质能源,其开发利用水平却较低[5, 6]。我国传统化石燃料能源,每年消耗量较高,然而其作为一种不可再生能源,取之有尽用之有竭。
1。1。2 生态环境问题
近年来农业生产主产区的秸秆发生大面积的焚烧,不仅造成环境污染,火灾隐患也增加,更严重的是还影响了公路和民航的交通安全[7-10]。焚烧秸秆殃及田间及路边的树木,有的树木甚至会被烧死,土壤表层也不同程度的受到破坏,对生态和环境造成了极大的损害。
1。1。3 经济成本问题
利用秸秆生产乙醇,首先要对秸秆进行降解,而后再进行乙醇发酵。由于秸秆成分和结构的特殊性,使其难降解,所以如何降解秸秆就一直成为利用秸秆问题的关键所在。生物酶解法是利用微生物产生的纤维素酶将纤维素水解为葡萄糖,相较物理法、化学法、物理化学法而言它是一种环境友好型的节能方法[11]。酶水解具有选择性,降解产物少,葡萄糖得率高,反应温度比酸水解低,能耗也较低,不需要使用大量的酸,因而避免了对酸进行中和处理及回收,不要求反应器具有高耐腐蚀性,所以酶水解被视为一个最有潜力的突破口来降低从木质生物资源制取乙醇成本。
当前,纤维素酶占纤维素乙醇生产成本的60% 左右,所以,要想实现秸秆纤维素生物燃料乙醇的大规模化生产,必须首先要降低纤维素酶的生产成本[12, 13]。各国科研人员主要从选育高产纤维素酶的菌株和优化发酵工艺这两个方面进行了较多的研究,从而以提高纤维素酶产量和提高纤维素酶活性。本实验,以纤维素酶高产菌株里氏木霉作为研究对象,利用农杆菌介导转化的方法,试图提高纤维素酶的活性,从而降低工业生产生物燃料乙醇的生产成本。
1。2 文献综述
1。3 研究目的
1。3。1为解决资源、环境及经济问题做贡献文献综述
开发利用未利用的可再生的生物质能源(秸秆),减少不可再生的化石能源的使用量,降低二氧化碳排放量,改善环境,有利于经济的可持续发展。
1。3。2提供理论研究基础
里氏木霉的β-葡萄糖苷酶在其纤维素酶的整体酶活及酶活表达中起到了重要的双重作用,编码β-葡萄糖苷酶的基因有11个[17]。本实验主要通过利用农杆菌介导转化的方法,将编码β-葡萄糖苷酶的基因cel3d转入到里氏木霉RutC-30中,并运用分子生物学PCR方法鉴定其转化结果。为研究过量表达β-葡萄糖苷酶对里氏木霉纤维素酶的整体酶活的影响,为构建生产纤维素酶的高产菌株进而为降低工业生产生物燃料所需纤维素酶制剂的成本提供理论基础。
2 主要研究内容及方法
2。1 实验材料
重组质粒:cel3d-pCAMBIA-1300;菌株:大肠杆菌,作为克隆宿主;农杆菌,作为转染里氏木霉T-DNA 的提供者;里氏木霉RutC-30。