[发明专利]一种基于全基因组信息学分析定向筛选角鲨烯菌株的方法

说明书

本发明属于生物工程技术领域，涉及一种基于全基因组结合生物信息学定向筛选产目标产物菌株的方法，尤其是一种基于全基因组结合生物信息学定向筛选产角鲨烯菌株的方法。本发明基于生物信息学的方法，对角鲨烯的合成代谢途径及关键基因进行分析，根据已测序完成的微生物全基因组数据，获得具有产角鲨烯的代谢途径和潜在能力的菌株；然后根据其代谢途径的类别、关键酶特性和底物要求，针对性的设计和优化发酵培养基和发酵条件，从而定向筛选获得产角鲨烯的目标菌株。最终获得了酱香型白酒酿造过程中具有产角鲨烯能力的粟酒裂殖酵母。本发明可高效、定向筛选产角鲨烯菌株，对其它目标产物的筛选也同样具有重要的指导和应用价值。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，涉及一种基于全基因组结合生物信息学定向筛选产目标产物菌株的方法，尤其是一种基于全基因组结合生物信息学定向筛选产角鲨烯菌株的方法。

背景技术

角鲨烯是一种萜烯类物质，具有抗癌、抗肿瘤、抗氧化等生物活性，一直以来作为健康食品在世界各地使用，也广泛应用于制作疫苗乳液、化妆品和机械润滑油等方面。但由于该类物质主要存在于深海鲨鱼体内，获取困难，且会破坏自然生态环境，因此寻求角鲨烯生产的替代方法迫在眉睫。

微生物发酵生产角鲨烯是一种可行的替代方案。有文献报道部分微生物可从头合成角鲨烯。在中国传统白酒中也检测到了该类萜烯物质(应用多级液液微萃取结合气质联用定量白酒中的角鲨烯，分析测试学报，2017，36(4)，534-538)，这表明白酒酿造过程中可能具有合成角鲨烯的菌株存在。

现有文献和研究对产角鲨烯菌株的筛选方法主要是通过非目标性的大量筛选，然后直接测定目标产物（高产角鲨烯类酵母Pseudozyma sp.SD 301的筛选、鉴定及发酵条件的优化，中国海洋大学，2015，王晓龙）。由于角鲨烯测定方法较为复杂，非目标性的筛选会耗费大量的时间、精力与资金。迄今为止，对酒醅中产角鲨烯菌株的筛选还未见有报道。

由于中国传统白酒酿造是开放式的固态发酵，工艺环节复杂、参与微生物种类繁多，如何快速高效筛选产角鲨烯的目标菌株是亟待解决的一个难题。

发明内容

本发明目的之一在于提供一种基于全基因组结合生物信息学定向筛选产目标产物菌株的方法。

本发明的进一步目的在于提供一种基于全基因组结合生物信息学定向筛选产角鲨烯菌株的方法。

本发明的进一步目的在于提供一种产角鲨烯菌株的定向筛选方法。

本发明的进一步目的在于提供一种用于培养粟酒裂殖酵母合成角鲨烯的培养基。

本发明的进一步目的在于提供一种获得角鲨烯的方法。

本发明的进一步目的在于提供一种筛选粟酒裂殖酵母的方法。

为解决以上技术问题，本发明采用的具体方案如下：

一方面，本发明提供了一种定向筛选产角鲨烯菌株的方法，其包括以下步骤：

（1）基于酒醅样品中微生物的全基因组序列数据，对基因预测和功能注释，得到基因注释集合；

（2）基于数据库收集角鲨烯合成的代谢通路信息；

（3）将（2）中找到的信息与（1）中的基因注释集合进行比对，获得具有角鲨烯合成代谢通路或角鲨烯合成代谢通路关键酶的候选菌株；

（4）根据（3）中候选菌株产角鲨烯代谢通路类型、关键酶和底物，设计候选菌株的培养基、优化发酵培养基和发酵条件，筛选出目标菌株。

其中，步骤（1）和步骤（2）的顺序可互换，或者同时进行。

作为优选的实验方式，步骤（1）中，微生物的全基因组序列通过第二代HiSeq测序平台或第三代Pacbio测序平台获得。