[发明专利]一种高产木聚糖酶的突变菌株及其应用

说明书

本发明属于有益微生物改造筛选技术领域，具体涉及一种高产木聚糖酶的里氏木霉突变菌株及其应用。所述突变菌株的保藏编号为CCTCC NO:M2017797。所述突变菌株摇瓶发酵120h后，其发酵上清液中木聚糖酶酶活达到1500U/mL，较出发菌提高80％，取得了意料不到的技术效果。本发明提供的里氏木霉突变菌株可广泛应用于木聚糖酶的发酵生产，有利于降低该酶的生产成本，促进木聚糖酶的推广与应用。

技术领域

本发明属于有益微生物改造筛选技术领域，具体涉及一种高产木聚糖酶的里氏木霉突变菌株及其应用。

背景技术

木聚糖是半纤维素的主要成分，是植物细胞的主要多糖结构，占所有可再生有机碳的1/3。木聚糖通常存在于植物次生壁，大量存在于被子植物中的硬木(15-30％的细胞壁成分)、裸子植物中的软木(7-10％的细胞壁成分)以及一年生植物(30％的细胞壁成分)。在细胞壁中，木聚糖存在于纤维素和木质素的交界处，这对于植物细胞壁的纤维聚合力及完整性十分重要。

木聚糖酶是一类可以将木聚糖降解成低聚木糖或木糖的复合酶系，主要包括内切β-l,4-D-木聚糖酶、β-D-木糖苷酶、α-L-呋喃阿拉伯糖苷酶、α-D-葡糖苷酸酶、α-D-葡萄糖醛酸苷酶、乙酰木聚糖酯酶和酚酸酯酶。不同来源的木聚糖酶在主链的聚合度，支链的数量、种类、长度及其结合位点都有所不同。降解木聚糖的过程中，外切酶与内切酶相互促进，加速了木聚糖的降解过程。

目前木聚糖酶的生产主要有3个途径：1)筛选可以分泌新型水解酶的微生物；2)通过酶工程手段改造当前的工业菌株；3)在生产过程中优化一些影响因子，如底物类型、培养条件、酶制剂的循环利用及生产流程的重新设计。

可应用于生产的可以分泌木聚糖酶的微生物主要是真菌和细菌，其中真菌主要包括曲霉、青霉等，细菌主要包括链霉菌和芽孢杆菌等。例如，青霉Pol6的特色之处在于所分泌的胞外木聚糖酶的最适反应条件为酸性，可以应用较极端环境，如饲料和食品领域。米曲霉HML366所产生的木聚糖酶具有较好的热稳定性和pH耐受性，可以应用于造纸和生物能源领域。链霉菌CS624和短小芽孢杆菌SS1所分泌的木聚糖酶都可以高效酶解麦麸生成低聚木糖。异硫链霉菌LMZM以玉米芯为底物进行液体发酵，所产生的木聚糖酶用于纸浆漂白时可以提高纸张的亮度。纤维化纤维细菌CKMX1产生的木聚糖酶在pH5.0-9.0、温度50-60℃内活性稳定，可以在制浆造纸领域有广泛应用。

随着基因工程技术的不断发展，木聚糖酶基因可以在大肠杆菌、芽孢杆菌、酵母、丝状真菌表达系统中表达。例如，从嗜热裂孢菌克隆了XynA基因并在毕赤酵母X-33中表达，重组酶蛋白在pH6.0-9.0和60-80℃的环境中能维持60％的酶活性，由于其对pH和温度有较高的耐受性，使该酶具有较大的应用潜力。从芽孢杆菌中克隆到的木聚糖酶基因Xyn11A，该基因编码366个氨基酸，重组蛋白酶的最适反应温度为55℃。将黑曲霉IA-001的XynB基因进行优化，并克隆到毕赤酵母GS115中，优化后的重组蛋白比野生型酶活性提高了2.8倍，重组后的蛋白可以表达更高的木聚糖酶活。

本发明通过诱变的方法筛选获得木聚糖酶酶活提高的生产菌株，以适应工业化的大规模生产，并促进木聚糖酶的进一步发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种里氏木霉(Trichoderma reesei)突变菌株及其在木聚糖酶生产中的应用。申请人通过紫外诱变的方法筛选获得的突变菌株，能大幅提高木聚糖酶的表达量，可广泛应用于木聚糖酶的生产，降低该酶的成本，有利于木聚糖酶的广泛应用。

本发明一方面提供了一种突变株里氏木霉Mu17(Trichoderma reesei Mu17)，已于2017年12月15日保藏于中国武汉武汉大学的中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO:M2017797。

本发明一方面提供了所述里氏木霉在生产木聚糖酶中的应用。

本发明还提供了一种生产木聚糖酶的方法，是以所述里氏木霉为发酵菌株。