[发明专利]一种生产木聚糖酶的集胞藻PCC6803的基因工程藻株、方法及应用

说明书

本发明公开了一种生产木聚糖酶的集胞藻PCC6803的基因工程藻株，所述基因工程藻株是通过将木聚糖酶xynLc9基因整合至集胞藻PCC6803基因组中而获得的一种生产木聚糖酶的集胞藻PCC6803的基因工程藻株SPSXC9，所述木聚糖酶xynLc9基因序列为SEQ ID NO.13。本发明通过同源重组技术将木聚糖酶xynLc9基因整合至集胞藻PCC6803基因组中，应用此方法获得的集胞藻PCC6803藻株SPSXC9藻株可生产木聚糖酶，在相同培养条件下，该藻株所生产的木聚糖酶酶活明显优于野生型藻株。本发明SPSXC9藻株对构建生产木聚糖酶的基因工程菌具有重要的理论和实际意义。

技术领域

本发明属于工业微生物技术领域，尤其是一种生产木聚糖酶的集胞藻PCC6803的基因工程藻株、方法及应用。

背景技术

木聚糖(xylan)是一种多聚五碳糖，是植物半纤维素的重要组分，它占植物碳水化合物总量的三分之一，在自然界中是继纤维素之后含量第二丰富的再生生物质资源。它存在于陆生植物的细胞壁中，几乎植株的所有部位都含有它。木聚糖是一种杂合多聚分子，主链由多个吡喃木糖基通过木糖苷键相连。侧链上连着多种不同大小的短的取代基，主要有O-乙酰基、4-O-甲基-D-葡糖醛酸残基、L-阿拉伯糖残基等。这些侧链与植物细胞中其它几种结构性多糖(如木质素、纤维素、果胶、葡聚糖等)以共价或非共价键连接，组成植物细胞重要的结构-细胞壁。木聚糖主要存在于植物细胞的次生壁中，处于木质素及其它多聚糖之间，起着连接作用。也正由于这些侧链的不同，使得木聚糖的结构变化范围很大，从仅由β-1，4-糖苷键连接的多聚木糖线性分子到高度分枝的异质多糖。而木聚糖酶则是降解该物质的最主要酶之一，木聚糖酶是一组可将木聚糖降解成低聚糖和木糖的复合酶系。一个木聚糖分子的完全酶解需要几步酶促反应。作用于主链的有两种酶：β-1，4-木聚糖酶(1，4-β-D-xylanohydrolase：EC3.1.2.8)和β-木糖苷酶(1，4-β-D-xylanxylohydrolase：EC3.2.1.37)。一般而言，前者从主链内部作用于木糖苷键，将木聚糖分解成低聚糖，而后者则作用于低聚木糖的末端，释放出木糖。木聚糖酶((1，4-β-D-xylanohydrolase，EC3.2.1.8)催化木聚糖中-1，4键的水解，广泛应用于生物燃料、食品以及纸浆工业的各种工业应用。近年来，木聚糖酶因其可能应用于工业生产木低聚糖(XOS)而引起了相当大的研究兴趣。木低聚糖是由2-7个木糖单位组成的低聚糖，被认为是功能性食品、化妆品、药品和植物生长调节剂的成分。由于重要的工业应用，许多木低聚糖酶基因已经在细菌和真菌中被发现。

目前，虽然产生木聚糖酶的生物种类很多，如霉菌、细菌、真菌、放线菌等。但是生产方法多采用固体发酵法生产，这些方法都是以异养微生物利用有机碳源如麸皮、玉米杆、稻草等有机碳源为原料进行生产，在酶生产过程中消耗了大量有机碳源，这就使得生物质转化为生物能源过程效率以及碳的利用率很低，从能量转化角度是不利的，严重限制了利用生物质进行生物能源转化的效率和可行性。如能通过改造光合生物，依靠光合作用，利用二氧化碳和简单无机盐为主的培养基来产木聚糖酶，就可以减少木聚糖酶生产过程中的碳源和能源消耗，提高生物质转化的效率，不仅可以降低生物质转化过程的能源和碳源消耗，而且还可以实现对温室气体的有效利用。

蓝藻是一类能进行产氧光合作用的原核生物，集胞藻(Synechocystissp.PCC6803)是一种具有自然转化系统的单细胞蓝藻，具有生长速度快、培养条件简单、不生产毒素、细胞结构简单、遗传背景清楚、方便分子操作等特点，它能利用光能进行自养生长，是光合作用分子生物学研究的重要模式生物之一。鉴于蓝藻表达的外源基因产物易纯化，不需要有机碳源，藻细胞培养成本低等的优点，因此，近年来利用蓝藻作为外源基因表达载体以生产脂肪酸、药物等高附加值产品成为研究的热点。

通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种生产木聚糖酶的集胞藻PCC6803的基因工程藻株、方法及应用。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：