[发明专利]一株高产电能力的硫还原地杆菌及其应用

说明书

本发明公开了一株高产电能力的硫还原地杆菌及其应用。本发明的菌株通过过表达GSU1501获得。本发明的高产电能力的硫还原地杆菌可形成更厚、更致密，且代谢活性更高的生物膜，具有更多的氧化态细胞色素c和还原态细胞色素c，胞外多糖生物浓度增加25.5％，最大输出电流和Fe(III)还原效率分别提高22.2％和20.4％。

技术领域

本发明涉及生物基因工程技术领域，具体涉及一株高产电能力的硫还原地杆菌及其应用。

背景技术

随着全球能源短缺和环境污染问题的日益严重，越来越多的新兴技术得到发展，生物电化学系统就是其中之一。生物电化学系统利用电活性微生物与电极(阳极和/或阴极)的相互作用来催化电化学反应。目前，生物电化学系统领域已经取得了快速而多样化的发展，但主要研究集中在微生物燃料电池、微生物电解电池和微生物脱盐电池。微生物燃料电池中的电活性微生物直接将有机物中的化学能转化为电能；微生物电解电池是一种具有非自发反应的改进的微生物燃料电池，需要向系统中添加外部能量来驱动这种反应。生物电化学系统在废水处理、净发电、难降解化合物的生物修复、生物传感器等领域具有潜在的应用价值。近年来，尽管生物电化学系统领域取得了许多研究进展，但生物阳极的输出功率仍然很低，成为制约实际能源生产和相关应用的瓶颈。

地杆菌属Geobacter是自然界中最普遍、也是目前最受关注的电活性微生物，被广泛的应用于生物电化学系统中。硫还原地杆菌Geobacter sulfurreducens PCA具有较高的产电和Fe(III)还原能力，具有完整的基因组序列和完备的基因操作手段，因此，它理所当然地成为研究Geobacter代谢、基因调控和胞外电子传递机制的模式物种。研究发现，G.sulfurreducens PCA的胞外多糖具有促进细胞附着和锚定细胞色素c的作用，从而有利于胞外电子传递。GSU1501是位于胞外多糖锚定基因簇xap上的一段基因，参与胞外多糖的合成与输出。能否通过调控GSU1501表达从而调节胞外多糖的生物合成，提高生物电化学系统性能还有待研究。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一株高产电能力的硫还原地杆菌。该菌株通过过表达GSU1501得到。

本发明的另一目的在于提供上述高产电能力的硫还原地杆菌的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一株高产电能力的硫还原地杆菌，通过过表GSU1501获得；所述的基因GSU1501的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。

所述的高产电能力的硫还原地杆菌的制备方法，包括如下步骤：

(1)以Geobacter sulfurreducens PCA的基因组为模板扩增基因GSU1501，加A尾，连接，克隆，提取重组质粒；

(2)将步骤(1)得到的重组质粒和质粒pRG5双酶切，连接，构建成过表达质粒pRG5-1501；

(3)将过表达质粒pRG5-1501电转化，培养，构建得到高产电能力的硫还原地杆菌PCA-1501。

步骤(1)中所述的扩增基因GSU1501所使用的引物为：

1501F：5’-TTGCAGGAGTTCAGAATAA-3’；

1501R：5’-CTTGGAAGCTCACAATCA-3’。

步骤(1)中所述的加A尾采用Taq酶，加A尾前进行纯化。

步骤(1)中所述的连接的载体为pMD19-T。

步骤(1)中所述的克隆采用的感受态细胞为DH5α。

步骤(2)中所述的双酶切采用限制性内切酶BamHⅠ-HF和HindⅢ-HF。

步骤(2)中所述的连接采用T4连接酶。