[发明专利]提高菌株抗逆性的方法及基因在提高菌株抗逆性中的应用

说明书

本发明提供一种提高菌株抗逆性的方法以及通过该方法筛选得到的基因在提高菌株抗逆性中的应用。本发明第一方面提供一种提高菌株抗逆性的方法，包括如下步骤：将具备抗逆性的菌株和不具备抗逆性的菌株在胁迫条件下培养，培养结束后进行转录组测序，分析得到显著上调基因；将所述显著上调基因转入目标菌株，得到能够表达所述显著上调基因的目标菌株。本发明通过分析抗逆菌株的转录组数据，挖掘相关的抗逆基因，并通过基因工程手段将抗逆基因转入菌株中，有助于提高菌株的抗胁迫能力，实现菌株在胁迫条件下的快速生长与代谢，并且所获得的菌株遗传性能稳定，适合发酵产业工业化应用。

技术领域

本发明涉及一种提高菌株抗逆性的方法以及通过该方法筛选得到的基因在提高菌株抗逆性中的应用，涉及生物工程技术领域。

背景技术

在绿色可持续的经济驱动下，生物制造成为提升21世纪产业化的重要技术。菌株已经用于大宗化学品、医药产品、植物天然产物、生物燃料等一系列物质的生物合成，然而在菌株发酵过程中，经常面临着各种“胁迫因子”，例如高温、酸碱、高渗透压、有机溶剂等，这些胁迫因子会抑制菌株生长代谢及生产性能。传统的消除胁迫方法是控制发酵工艺，但工艺优化耗能过多，不利于低碳、低成本的绿色发展模式，为了能够在实际的生物转化过程中达到节能、减排、降耗、增效、提质的生产特性，菌株除了具有强大的代谢水平外，还应具有抗逆的生理特性；但是，工业菌株抗胁迫能力的不同，导致生产成本差异较大，抗胁迫能力强的菌株无疑更具成本效益，因此，提高菌株对多种胁迫的抗逆性是提高生产效率、降低经济成本的关键。

提高菌株胁迫抗逆性的方法包括非理性方法和理性方法，非理性方法包括对基因的随机突变、物理化学诱变以及菌株的实验室适应性进化等，随着合成生物学技术的不断发展，也通过表达抗逆功能基因和动态调控等理性方法得到抗逆菌株，目前，已报道的抗逆功能基因主要包括调控细胞壁和细胞膜、DNA修复、氧化应激、能量产生和信号转导的相关基因以及外排泵、热激蛋白和全局转录因子等，如发明人应汉杰通过利用CRISPR-Cas9技术敲除基因Cln3后得到基因工程菌对比原始酿酒酵母菌株增加了生物产量，缩短了发酵周期，通过过表达转录调控因子Mig1基因，得到了耐受15％浓度乙醇的基因工程菌株。

新抗逆基因的发现和应用是改善菌株胁迫抗逆性，提高生产性能的有效手段，是本领域技术人员持续关注的热点之一。

发明内容

本发明提供一种提高菌株抗逆性的方法以及通过该方法筛选得到的基因在提高菌株抗逆性中的应用，用于提高菌株的胁迫抗逆性。

本发明第一方面提供一种提高菌株抗逆性的方法，包括如下步骤：

将具备抗逆性的菌株和不具备抗逆性的菌株在胁迫条件下培养，培养结束后进行转录组测序，比较具备抗逆性的菌株和不具备抗逆性的菌株的转录组数据，按基因的转录水平进行排序，分析得到显著上调基因；

将所述显著上调基因转入目标菌株，得到能够表达所述显著上调基因的目标菌株。

本发明提供一种提高菌株抗逆性的方法，通过分析具备抗逆性的菌株和不具备抗逆性的菌株的转录组数据，挖掘相关抗逆基因，并通过基因工程手段转入目标菌株中，有助于提高目标菌株的抗胁迫能力，实现菌株在胁迫条件下的快速生长与代谢，并且所获得的菌株遗传性能稳定，适合发酵产业工业化应用。

在一种具体实施方式中，图1为本发明一实施例提供的提高菌株抗逆性方法的流程图，如图1所示，具体包括如下步骤：

首先，将具备抗逆性的菌株和不具备抗逆性的菌株在胁迫条件下培养，培养结束后进行转录组测序；

在公开号为CN 111334442 A的中国专利提供的耐高温酿酒酵母的基础上，本发明选用该菌株作为具备抗逆性的菌株，具体地，所述具备抗逆性的菌株为酿酒酵母，所述酿酒酵母保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCC No.16831；不具备抗逆性的菌株可以为常规工业酿酒酵母。