[发明专利]高效降解两种真菌毒素的工程菌及应用

说明书

技术领域

本发明属于发酵及生物技术领域，具体涉及两种真菌毒素高效降解工程菌的构建及其应用。

背景技术

真菌毒素是产毒真菌在危害过程中产生的一类次生代谢物质，主要包括黄曲霉毒素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）、玉米赤霉烯酮（ZEN）和伏马毒素（FUM）和赭曲霉毒素等，近几年，由于我国极端气候的频繁出现，导致了以危害小麦、玉米为主的赤霉病的大流行，该菌危害产生的DON和ZEN污染加重，污染超标的小麦和玉米不断增加，为保障我国的人民消费安全和畜牧养殖安全，国家粮食局及有关部门对2010年我国黄淮海地区小麦收获季节感染严重的赤霉病，导致脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）和玉米赤霉烯酮（ZEN）大面积超标毒素超标小麦及时进行了封存，共计174.5万吨。由于缺乏行之有效的安全处理技术，目前仍处于封存状态。2012年的赤霉病导致的小麦产量减产和毒素超标减产也极为严峻。

对于真菌毒素（DON和ZEN）的清除，目前国内外较为普遍的方法主要有物理去除及吸附、化学处理等。对已经污染真菌毒素谷物的物理、化学处理方法主要有：冲洗和漂洗、热处理、离子辐射、无机吸附、化学试剂的处理及臭氧氧化等，Bullerman等认为通过清洗，可以将被污染的小麦和大麦中DON降低5.5%～19%，但实际上毒素是通过浸洗过程溶解于浸液或转移到其他副产品中，并不会真正被破坏。当前的吸附剂对于这两种真菌毒素基本没有效果，而且无机吸附剂还大量吸附了饲料和食品中的微量营养物质，被黏土吸附后的DON，无法被分解，会引起二次污染。

生物降解不仅可以高效将毒素转化为无毒产物、环保安全，而且生物酶催化方法专一性强、转化效率高。已经成为当前真菌毒素削减技术中最有发展前景的处理技术途径，其不仅安全、环保、高效，而且利用现代生物技术开展研究非常符合当前我国节能减排的发展趋势。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种高效降解DON和ZEN两种真菌毒素的工程菌。具体地，利用外源基因重组表达技术获得可同时降解两种毒素的工程菌，该工程菌可直接有效地应用于真菌毒素的削减.。

本发明要解决的第二个技术问题是提供高效降解DON和ZEN两种真菌毒素的工程菌的应用。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

本发明提供一种高效降解两种真菌毒素的工程菌，是将脱氧雪腐镰刀菌烯醇降解酶的编码基因和玉米赤霉烯酮降解酶的编码基因导入宿主菌中，得到可降解脱氧雪腐镰刀菌烯醇和玉米赤霉烯酮的工程菌。

所述脱氧雪腐镰刀菌烯醇降解酶的编码基因和玉米赤霉烯酮降解酶的编码基因可以采用现有技术中已经公开的降解酶编码基因。进一步地，本发明提供了一种脱氧雪腐镰刀菌烯醇降解酶的编码基因和玉米赤霉烯酮降解酶的编码基因，其中，所述脱氧雪腐镰刀菌烯醇降解酶的编码基因如序列表中SEQ ID NO：1所示，其对应的氨基酸序列如序列表中SEQID NO：2所示；所述玉米赤霉烯酮降解酶的编码基因如序列表中SEQ ID NO：3所示，其对应的氨基酸序列如序列表中SEQ ID NO：4所示。

进一步地，所述宿主菌为酵母菌、芽孢杆菌或乳杆菌。更优选地，所述酵母菌为毕赤酵母或酿酒酵母；所述芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌或纳豆芽孢杆菌；所述乳杆菌为嗜热乳杆菌。

本发明所述工程菌可以采用现有技术中已知的构建方法，包括但不限于：

1、通过PCR方法分别扩增获得玉米赤霉烯酮降解酶基因和脱氧雪腐镰刀菌烯醇降解酶基因，分别插入到表达载体pPIC9K上，将含有两种降解酶基因的混合载体通过电击转化毕赤酵母，得到同时表达玉米赤霉烯酮降解酶和脱氧雪腐镰刀菌烯醇降解酶的毕赤酵母基因工程菌，该工程菌具有同时降解ZEN和DON两种真菌毒素的能力。

2、通过PCR的方法，以在毕赤酵母中外分泌重组表达载体DNA为模板，扩增获得具有外分泌功能的α交配因子核酸序列，通过双酶切将该核酸片段插入到酿酒酵母表达载体pYES2上，随后通过PCR方法分别扩增获得玉米赤霉烯酮降解酶基因和脱氧雪腐镰刀菌烯醇降解酶基因，分别插入到上述新构建的含α交配因子核酸序列的酿酒酵母表达载体pYES2上；然后通过电击转化含有两种降解酶基因的混合载体，得到同时表达玉米赤霉烯酮降解酶和脱氧雪腐镰刀菌烯醇降解酶的酿酒酵母工程菌，该工程菌具有表达并外分泌玉米赤霉烯酮降解酶和脱氧雪腐镰刀菌烯醇降解酶的能力。

3、通过PCR扩增玉米赤霉烯酮降解酶基因和脱氧雪腐镰刀菌烯醇降解酶基因，分别连接入pHT315载体上，获得相应的重组表达载体，经电击转化芽孢杆菌或乳杆菌，获得含有玉米赤霉烯酮降解酶基因和脱氧雪腐镰刀菌烯醇降解酶基因的工程菌。