[发明专利]调控真菌木质纤维素降解酶系表达的元件及其应用

说明书

本发明公开了调控真菌木质纤维素降解酶系表达的元件及其应用。本发明首次发现转录因子HIKLF12在特异腐质霉木质纤维素降解酶系表达过程中具有重要的全局调控作用，Hiklf12基因的高表达能够明显提高特异腐质霉中多种纤维素酶、半纤维素酶和木质素降解酶的表达量。由此，将Hiklf12基因在特异腐质霉中高表达能够构建特异腐质霉的纤维素酶高产工程菌株或显著提高特异腐质霉的纤维素酶的工业生产水平，有效降低工业生产成本，在生物质能源开发、酿造工业、纺织工业及高效外源基因表达等领域具有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及转录因子HIKLF12的新用途，尤其涉及转录因子HIKLF12在调控真菌木质纤维素降解酶系表达中的用途，属于转录因子HIKLF12的新用途领域。

背景技术

生物质是地球上储量最为丰富的可再生资源，利用廉价的生物质材料生产液体燃料和大宗化工用品，可以有效地缓解能源和环境危机，促进全球经济的可持续发展(Banerjee, G., Scott-Craig, J., and Walton, J. (2010). Improving Enzymes forBiomass Conversion: A Basic Research Perspective. BioEnergy Research 3, 82-92)。

生物质主要由通过木质素结合在一起的纤维素和半纤维素组成，其中含量最高的纤维素是由葡萄糖以β-1，4-糖苷键链聚化形成的聚合物，其内部结构复杂，具有水不溶性的结晶区，难以降解利用。化学水解法和酶水解法是可将纤维素转化为葡萄糖的两种方法。使用无机酸在苛刻条件下对纤维素进行化学水解的产物中不仅包含可发酵的糖，而且还包含对后续发酵步骤中使用的微生物有毒的糖降解产物，例如糠醛。通常需要附加的解毒步骤从水解产物中去除副产物中的抑制剂（Juturu V, Jin CW (2012) Microbialxylanases: Engineering, production and industrial applications BiotechnologyAdvances 30:1219-1227）。利用微生物产生的纤维素酶分解纤维素因具有条件温和、环境友好以及副产物污染少等优点而更具吸引力，受到世界各国的广泛关注和深入研究（SoniSK, Sharma A, Soni R (2018) Cellulases: Role in Lignocellulosic BiomassUtilization Methods in molecular biology(Clifton,NJ)1796:3-23 doi:10.1007/978-1-4939-7877-9_1）。

丝状真菌具有丰富的木质纤维素酶系，且胞外蛋白的分泌水平相比其他微生物具有很大的优势，所以目前用于工业化生产的纤维素酶大多来自于真菌，其中里氏木霉是目前应用最广泛的纤维素酶系生产菌株(Lynd, L.R., Weimer, P.J., van Zyl, W.H., andPretorius, I.S. (2002). Microbial cellulose utilization: fundamentals andbiotechnology. Microbiology and molecular biology reviews : MMBR 66, 506-577.)。但木霉存在着酶系中β-葡萄糖苷酶酶活低、半纤维素酶种类少，酶蛋白热稳定性不佳、最适pH偏酸性等问题，这极大地限制木霉产纤维素酶类的应用（邹根, 刘睿, 魏勇军,周志华, 严兴 (2014). 木质纤维素酶基因资源挖掘及真菌酶系改造. 生物加工过程,63-71.)。因此，研究开发木霉之外的优良木质纤维素酶生产菌株，具有重要的理论意义与应用价值。