[发明专利]一株表达木糖异构酶的酿酒酵母菌株及构建方法

说明书

本发明公开的是一株表达木糖异构酶的酿酒酵母菌株及构建方法，解决了现有xylA基因在酿酒酵母中异源表达后，其构建的重组菌在木糖中的生长速率均比较缓慢，不能满足发酵需求的问题。本发明包括所述酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae SEB7)菌株保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏号为CGMCC11327。本发明还提供了该酿酒酵母SEB7的构建方法。本发明得到的菌株SEB7在48 h的发酵时间里，能够利用16.95g/L木糖，产生6.98 g/L的乙醇，乙醇收率达到0.412 g/g木糖；该菌株具有木糖发酵快、乙醇收率高等优点。

技术领域

本发明涉及一种酵母菌株，具体涉及的是一株表达木糖异构酶的酿酒酵母菌株以及该菌株的构建方法。

背景技术

近年来，燃料乙醇作为一种最具发展前景的清洁能源受到广泛关注。以农林废弃物为原料的木质纤维素具有来源广泛、储量大、价格低廉、可再生等优点而被视为燃料乙醇生产的理想原料。酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)因具有糖酵解速率快，乙醇产量高，对环境耐受能力好等优点，是工业乙醇生产过程最常用的微生物。然而，在木质纤维素水解获得的糖液中，约有20%–30%的糖为木糖，是野生型酿酒酵母不能直接利用木糖进行生长和发酵，但酿酒酵母体内存在木酮糖激酶（Xylulose kinase, XK），能将木酮糖磷酸化生成木酮糖-5-磷酸，然后进入戊糖磷酸途径(Pentose Phosphate Pathway, PPP)参与酵母的代谢。因此只要成功的沟通木糖转到木酮糖的桥梁，就能构建出能同时发酵木糖产乙醇的工程菌株。

自然界中存在两条木糖代谢途径，在大多数能利用木糖的真菌和酵母中，木糖可被NADPH依赖型木糖还原酶(Xylose reductase, XR)还原为木糖醇，然后被NAD⁺依赖型木糖醇脱氢酶(Xylitol dehydrogenase, XDH)氧化为木酮糖，再磷酸化进入 PPP途径。然而，XR主要为NADPH依赖型酶，而XDH则是严格的NAD⁺依赖型酶，不同的辅酶亲和性导致体内的辅酶不平衡问题，从而使菌株大量积累中间代谢产物木糖醇，大大降低了乙醇的产量。

在一些细菌和厌氧真菌中，存在木糖异构酶(Xylose isomerase, XI)基因xylA，可直接将木糖异构化生成木酮糖，然后磷酸化进入PPP途径。理论上讲，如果XI途径能够成功的在酿酒酵母中进行表达，则可以避免木糖醇的生成，从而提高乙醇的产量。但从相关报道来看，虽然xylA基因在酿酒酵母中异源表达后能产生相应的活性蛋白，但所构建的重组菌在木糖中的生长速率均比较缓慢，不能满足发酵的需求。

发明内容

本发明的目的在于解决现有xylA基因在酿酒酵母中异源表达后，其构建的重组菌在木糖中的生长速率均比较缓慢，不能满足发酵需求的问题；提供解决上述问题的一株基于木糖异构酶途径的且能够高效发酵木糖产乙醇的工业酿酒酵母。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一株表达木糖异构酶的酿酒酵母菌株，所述酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae SEB7) 菌株保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏号为CGMCC11327，保藏时间为2015年9月6日。