拜氏梭菌木糖代谢相关基因的功能鉴定(2)
3.1.1 pIMP1-ptb-xylFIIGH质粒的构建 12
3.1.2 pIMP1-ptb-xylFGH、pIMP1-ptb-xylFII、pIMP1-ptb质粒的构建 13
3.2 8502中xylFGH和xylFIIGH的功能研究 14
3.3 8502xylFII的功能互补实验 16
3.3.1 xylFII的功能初步鉴定（实验室完成） 16
3.3.2 8502xylFII的功能互补实验验证 17
4. 结论 21
4.1 实验结论 21
4.1.1过表达实验结论 21
4.1.2 互补实验结论 21
4.2 展望 21
致谢 23
参考文献 24
1. 前言
能源是一种生活基础物质，在我们生活中一直扮演着重要的角色，随着世界的经济现代化，化石能源应用日益广泛，现今世界经济的现代化，得益于化石能源，如石油、天然气、煤炭与核裂变能的广泛投入应用。而化石能源对环境的破坏以及有限利用成为制约我国经济可持续发展、影响我国国家安全的重大战略问题，需要我们找一种可再生的绿色新能源来代替，以实现工业原料的根本转变，从而实现转变经济增长模式、保障社会经济可持续发展的重大战略。醇类是一类重要的平台化学品，其中大部分醇可以通过微生物发酵转化，因此醇类被认为是极具发展潜力的生物燃料和生物基化学品[1]。丁醇是一种大宗化学原料，也是继乙醇后又一种新型的生物燃料，能减低温室气体的环境排放，具有显著的环境效益，可作为一种新型能源而进入人们的视野。
1.1丁醇国内外研究现状概述
1.2 梭菌生物发酵
1.2.1 拜氏梭菌选择的意义
目前丁醇发酵的菌种主要是梭菌属。20 世纪90 年代，通过 DNA 杂交技术和 16s rRNA 测序表明，生成丙酮、丁醇的梭菌可以分为 2 类: 淀粉分解梭菌和糖化梭菌[12]。决定工业生产菌株主要是两类：丙酮丁醇梭菌和拜氏梭菌。迄今,用于丁醇发酵最主要的两株野生菌为C.acetobutylicumATCC 824及C. beijerinckiiNCIMB 8052(两种菌统称为产溶剂梭菌)。C.acetobutylicumATCC 824是淀粉分解梭菌的代表菌株，C. BeijerinckiiNCIMB 8052为糖化菌株的代表菌株。
厌氧性革兰氏阳性细菌拜氏梭菌是一个突出的产溶剂微生物，生物燃料和化工行业具有很大的潜力，能够生产丙酮，丁醇和乙醇。ABE生产过程中从丙酮酸开始到糖酵解结束。丙酮酸可进一步降解成乙酰-CoA。乙酰-CoA被转化成乙醇，或经过几个步骤，转化丁醇，丙酮。另一个ABE产生的模式菌株丙酮丁醇梭菌ATCC 824，产生的溶剂的比例是接近3：6：1[24-25]。拜氏梭菌具有利用更广泛碳源的潜力，对水解液耐受性高等特点而更广泛应用于木质纤文素的生物丁醇发酵。
C.acetobutylicumATCC 824基因组由3 940 880 bp组成,编码3762个多肽,并含有一个192 000 bp的大质粒pSOL,编码176个多肽。而C. beijerinckiiNCIMB 8052基因组由6 000 632 bp组成,不含质粒,溶剂产生基因都位于染色体上。很多研究认为C. beijerinckii的底物谱和适宜pH范围更宽,在丙酮丁醇发酵上可能比C.acetobutylicumATCC 824更具有工业应用潜力[13-14]。
这两个产溶剂梭菌中，拜氏梭菌能够利用己糖和戊糖（例如D-葡萄糖，D-木糖和L-阿拉伯糖）。更重要的是，在D-葡萄糖的存在下，C. Beijerinckii利用戊糖发酵时没有“葡萄糖阻遏”效果被发现，即拜氏梭菌一个比另一个主要物种的产溶剂梭状芽胞杆菌——丙酮丁醇梭菌有吸引力的优势。且拜氏梭菌具有较高的水解液耐受性，因此，C. beijerinckii是一个有希望被改善生产正丁醇发酵生产的梭菌属菌株[12]。
1.2.2 研究木糖发酵丁醇的意义
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