[发明专利]一株能耐受高浓度丁醇的粘膜乳杆菌

说明书

技术领域

本发明涉及属于生物工程技术领域。特别是一株能耐受高浓度丁醇的粘膜乳杆菌Lactobacillus mucosae BTPZ 14-14。

背景技术

生物丁醇是具有巨大应用价值的新一代生物能源。随着石油资源的减少，开发新一代的燃料，使燃料结构多元化，减少对石油资源的依赖，已成为各国的共识。从各种可再生的生物质中制备液体燃料，如乙醇、丁醇等，是一个可行的替代石油的新能源方案。

丁醇具有高能量密度、低亲水性、高辛烷值以及不易挥发等特点。和乙醇相比，丁醇可以直接加注到汽车引擎中使用，不需对汽车进行改装，不会引起引擎的水锈，不降低汽车的动力性。而且丁醇可以使用目前的各种石油储存和运输系统。这些特点决定了它是适宜的替代石油的新一代能源。

丁醇的生产有两种方法，一种是利用化学方法从石油中生成，另一种方法是利用微生物发酵的方法生产。丙酮丁醇梭菌是目前国内普遍使用的丁醇发酵微生物。但是，丁醇是一种对微生物有毒害作用的发酵产物。当丁醇量积累到一定程度，发酵宿主生理代谢停止，发酵无法进行。丙酮丁醇梭菌发酵过程中，丁醇的发酵终浓度一般只能维持在1.2-1.4％之间。发酵产物中过低的丁醇浓度导致丁醇生产需要大体积的发酵过程以及需要繁杂和耗能的后提取工艺。这两个因素造成丁醇发酵法生产的成本居高不下(Sang Y.L，et al.BiotechnolBioeng，2008，101(2)：209-228)。

解决这个问题的一个方法是对丙酮丁醇梭菌进行突变，如使用连续富集的方法选育突变菌株以提高耐受丁醇的能力。通过这些方法，选育到对丁醇的耐受度提高到15g/L的丙酮丁醇梭菌。但是由于丙酮丁醇梭菌在丁醇发酵中具有一个从产酸过程到产溶剂过程的过渡，许多复合因子对该细胞代谢过程进行着复杂的调节和控制，通过改造的方法提高丙酮丁醇梭菌的丁醇耐受能力的余地很小(Baer S.H.，et al.Appl Environ Microbiol，1987，53(12)：2854-2861；Scotcher M.C.，et al.Appl Environ Microbiol，2005，71(4)：1987-1995；Thormann K.，et al.J Bacteriol，2002，184(7)：1966-1973；Dürre P.ApplEnviron Microbiol，1998，49(6)：639-648)。

另一个可行的途径是在能够耐受高浓度丁醇的宿主菌中建立一整套产丁醇的途径。目前已有利用大肠杆菌作为宿主菌，构建一套全新的代谢途径进行丁醇生产的报告(Atsumi S.，et al.Metab Eng，2008，10(6)：305-311；Atsumi S.，et al.Nature.2008，451(7174)：86-9)。但是由于大肠杆菌本身对丁醇的耐受性并不高，大肠杆菌属中的Escherichia coli K12最高能够耐受丁醇浓度为8g/L，因而并不适合用于工业大规模生产丁醇。其它微生物对丁醇的耐受能力更高，如酵母菌属中的Saccharomyces cerevisiae最高能够耐受丁醇浓度为16g/L，乳酸菌属的Lactobacillus brevis最高能够耐受丁醇浓度为24g/L。因而，寻找一个能够耐受高浓度丁醇的微生物作为丁醇重组生产的宿主是非常重要的(Knoshaug E.，et al.Appl Biochem Biotechnol，2009，153(1-3)：13-20)。

发明内容

本发明的目的是提供一株能耐受高浓度丁醇的粘膜乳杆菌，该菌株是从自然环境中分离筛选出来，为丁醇的生产提供一种发酵宿主，以克服目前生产丁醇菌株不能耐受高浓度丁醇的局限。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

申请人从位于广西壮族自治区南宁市市郊的堆肥中分离得到一株能够耐受高浓度丁醇的BTPZ 14-14菌株；经形态观察、生理生化和16S rDNA鉴定，BTPZ14-14菌株在分类学上属于粘膜乳杆菌(Lactobacillus mucosae)，申请人于2009年9月21日将该菌株保藏于湖北省武汉市武汉大学内的中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC)，其保藏编号为：CCTCC NO：M 209207。

BTPZ 14-14菌株为兼性厌氧菌，能够在温度20℃～50℃、pH值为3.0～10.0的环境中存活，适宜生长温度为30℃～45℃，pH值为5.0～8.0。

BTPZ 14-14菌株16S rDNA序列具有序列表1所示的核酸序列，与粘膜乳杆菌同源性在99％以上。