科创中国
利用木糖生产丁醇的工程菌株及其构建方 法和应用
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2022-11-07 15:46:37
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”济南医疗康养产业科技服务团| 高倩 | 2022-11-08 09:29:13
本发明公开了利用木糖生产丁醇的工程菌株及其构建方法和应用。本发明提供了一种构建重组菌的方法，包括如下步骤：提高生产丁醇的出发菌的基因组中xylE、xylFGH、xylA、xylB、rpe、tktA、rpiA、talB的表达和/或活性，且抑制所述出发菌中的glk基因表达得到的菌。本发明的实验证明了本发明构建的重组菌可以利用木糖为碳源生产丁醇，将其发酵生物质，可以提高生物质的利用率，实现有效利用廉价生物质(多为木质纤维素)或其水解液。
自然界中存在可天然生产丁醇的梭菌Clostridiumacetobutylicum(丙酮丁醇梭菌)，该菌株能够将淀粉转化为丙酮、丁醇及乙醇。由于丙酮丁醇梭菌是一种严格厌氧生长的革兰氏阳性细菌，其遗传操作系统复杂，不利于进行实验室的研究和工业的生产。所以，近些年来研究人员将注意力转向模式微生物—Escherichiacoli(大肠杆菌)。大肠杆菌以葡萄糖为底物生产丁醇的研究已有很多，但能高效利用木糖的菌株未见报道。生物质中含有葡萄糖和木糖为基本单位构成的多糖，若要有效利用廉价生物质(多为木质纤维素)或其水解液生产丁醇，还需构建能高效利用木糖生产丁醇的菌株，尤其是在多种糖分共存情况下仍能够高效利用木糖的菌株。本发明构建的重组菌可以利用木糖为碳源生产丁醇，将其发酵生物质，可以提高生物质的利用率，实现有效利用廉价生物质(多为木质纤维素)或其水解液。
自然界中存在可天然生产丁醇的梭菌Clostridiumacetobutylicum(丙酮丁醇梭菌)，该菌株能够将淀粉转化为丙酮、丁醇及乙醇。由于丙酮丁醇梭菌是一种严格厌氧生长的革兰氏阳性细菌，其遗传操作系统复杂，不利于进行实验室的研究和工业的生产。所以，近些年来研究人员将注意力转向模式微生物—Escherichiacoli(大肠杆菌)。大肠杆菌以葡萄糖为底物生产丁醇的研究已有很多，但能高效利用木糖的菌株未见报道。生物质中含有葡萄糖和木糖为基本单位构成的多糖，若要有效利用廉价生物质(多为木质纤维素)或其水解液生产丁醇，还需构建能高效利用木糖生产丁醇的菌株，尤其是在多种糖分共存情况下仍能够高效利用木糖的菌株。
中国科学院微生物研究所（简称“微生物所”）成立于1958年12月3日，由中国科学院应用真菌研究所和中国科学院北京微生物研究室合并而成。目前已发展成为一个具有雄厚研究基础和广泛影响力的微生物学研究和微生物技术研发机构。微生物所目前共有在编职工近500人，其中中国科学院院士5人，“国家杰出青年基金项目”获得者13人，“国家优秀青年基金项目”获得者16人。设有生物学和基础医学2个博士后流动站，在站博士后115人，在读博士和硕士研究生500余人。微生物所现设有生物学、基础医学和药学三个一级学科，包括微生物学、遗传学、生物化学与分子生物学、生物信息学、病原生物学、免疫学、微生物与生化药学等七个二级学科专业博士、硕士学位研究生培养点；设有生物与医药专业硕士学位研究生培养点。
随着全球经济的向前发展，可持续的绿色经济模式已成为人类社会的共识。依赖石油等不可再生资源的产业正逐渐转型为依赖生物质的绿色产业。细胞工厂是以生物质为原料生产化学品或者燃料的重要途径。目前，乙醇等醇类、丁二酸等酸类都能通过细胞工厂来生产。与乙醇相比，丁醇是更具潜力的燃料。它热值高、疏水性较强、可与汽油以任意比例互溶，是优良的可替代汽油的生物燃料。此外，丁醇也是一种重要的化工品和原料，可直接用作有机溶剂，是合成多种酯类化合物的前体，广泛应用于各种塑料和橡胶制品中。
该项技术前期研究共耗时1年多，花费经费50余万元。该技术还需进一步完善，预期需要半年左右，预计仍需投入研发经费30余万元。
该技术在落地转化过程中可以以技术转让的方式与相关单位、人员合作。技术转让金200万。
该项技术可转让对象主要包括但不限于：工业制剂公司、实验室、国家研究中心等。该项技术转让后其所有权既属于获得该技术的公司所有。
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