[发明专利]一种通过过量表达HAC1基因提高酒精生产效率的方法

说明书

本发明公开了一种通过过量表达HAC1基因提高酒精生产效率的方法，属于生物能源开发技术领域。本发明是在ace2单基因缺失菌株中过量表达HAC1而获得的工程菌株发酵生产酒精，相比于野生型空载对照菌株，乙醇产量提高了200.8％，酒精对菌体得率提高了138.9％；相比于ace2单基因缺失菌株，乙醇产量提高了13.1％；具有很好的工业应用价值和前景，同时为构建高产酒精的优良酿酒酵母基因工程菌株提供了重要的信息。

技术领域

本发明涉及一种通过过量表达HAC1基因提高酒精生产效率的方法，尤其是一种应用转录因子单基因缺失及过量表达的酿酒酵母提高酒精对菌体得率的方法，属于生物能源开发技术领域。

背景技术

化石能源(煤、石油、天然气等)是当前世界上最主要的能源，随着世界各国经济社会的发展，人类对能源的需求量日益递增，但化石能源的储量是有限的；同时，化石能源燃烧产生的温室气体造成的全球气候变暖及所带来的问题，一直困扰着人们。因此，寻找和发展可再生的新能源已成为全世界关注的热点。燃料酒精具有清洁、安全、环境友好、及原料可再生等优点，被认为是石油资源的理想替代品，市场潜力巨大。目前，已在欧洲、美国及巴西等国较为广泛地使用。

微生物发酵法生产燃料酒精是当前研究的热点，酿酒酵母是理想的酒精发酵生产菌株，具有：在简单的培养基上能够快速地生长及生产乙醇；对非生宜环境(如高渗透压、高温及乙醇毒害)具有较强的适应性；遗传改造操作方便；能够利用廉价的底物，发酵成本较低等特性。利用浓醪发酵生产乙醇的技术在过去10年获得了很大的进步，但和美国等发达国家相比仍然存在很大的差距，存在的主要问题在于：发酵前期的高浓度底物造成的高渗透压抑制；发酵后期的高浓度乙醇造成的毒害抑制；发酵过程中不易控制的高温度造成的抑制作用。这些问题的存在成为限制浓醪发酵技术生产效率提高的主要因素。

目前，对于酿酒酵母(Saccharomyces cerevisae)耐受高渗透压、高浓度酒精和高温的研究已取得了很多的进展，但相关耐受机制尚未研究清楚。因此，要想通过理性的改造手段来提高S.cerevisiae对逆境的耐受性十分困难。尽管传统的菌种选育手段(如自然筛选、诱变育种)在提高菌株对逆境耐受性方面已取得了一定的效果，但存在工作量大、存在随机性等缺点。近年来，随着分子生物学和组学技术的快速发展，为大规模研究酿酒酵母基因和乙醇发酵的关系提供了条件。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种提高酒精生产效率的方法，所述方法是在ace2基因缺失株里过量表达HAC1基因提高酵母菌发酵生产酒精的效率。

在本发明的一种实施方式中，所述工程菌是酿酒酵母工程菌。

在本发明的一种实施方式中，所述ACE2基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

在本发明的一种实施方式中，所述HAC1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。

在本发明的一种实施方式中，所述ACE2基因编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。

在本发明的一种实施方式中，所述方法是在ace2单基因缺失的酿酒酵母中过表达HAC1基因。

在本发明的一种实施方式中，所述ace2单基因缺失的酿酒酵母购自Invotrogen公司，编号为Sc04146899_s1。

在本发明的一种实施方式中，所述过表达是将HAC1基因片段克隆到表达质粒pHAC181(Jiang L,2004)上得到重组高表达质粒pHAC181-HAC1，再将重组质粒转化到ace2单基因缺失株中进行表达。