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ARTP诱变筛选运动发酵单胞菌利用沼液替代乙醇发酵工艺用水及培养基

作者:admin 发布时间:2019/06/05 浏览量:2143

本期向您推荐农业部沼气研究所何明雄,胡国全,吴波研究团队发表在《Biotechnology for biofuels》上的一篇文章,原文题目为:Replacing water and nutrients for ethanol production by ARTP derived biogas slurry tolerant Zymomonasmobilis strain

文章摘要内容如下:

近十年来,世界范围内对利用可再生资源生产燃料的研究日益活跃,但现有燃料乙醇工艺发酵耗水量巨大,且需补加大量营养物质,因此降低水和和外源营养物质用量将有助于降低生物乙醇生产成本。厌氧消化是处理农业及农村废弃生物质的有效手段,但厌氧消化液残存大量氮、磷等营养物质和潜在环境污染物,去除沼液中这些污染物不仅成本高昂并且简单处理排放并未充分认识到厌氧消化液可作为生物质资源进行再利用的潜力。运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)是极具潜力的生物燃料乙醇生产物种,但野生菌株对沼液中潜在的毒性成分耐受性差,导致在以沼液为营养源的发酵过程中,菌体生长受到极大抑制,使乙醇产率大幅度下降。

为获得沼液耐受性的运动发酵单胞菌菌株,本研究采用两轮常压室温等离子体(ARTP)诱变和适应性进化(ALE)相结合的方法,提高了运动发酵单胞菌在沼液中的适应性和遗传稳定性。得到的两株突变体D95S912在沼液中生长明显提高。最高乙醇产量达到0.63g/L/hZM40.39g/L/h)提高了61.7%。基因组重测序结果还表明,突变体中存在SNVsIndels,这可能与沼液中的抑制剂和低pH耐受性有关。

随机突变已被证明是增强运动发酵单胞菌耐受性的一种有效策略。与传统的基因工程技术相比,常压室温等离子体(ARTP)具有独特的优势,是近年来一种有效的生物诱变技术。实验证明,ARTP能有效提高生产效率,增强对细菌、真菌、植物等多种物种的鲁棒性。本研究采用两轮ARTP诱变育种与适应性进化(ALE)相结合的方法获得的突变株具有利用沼液生产乙醇以替代水和营养物质的巨大潜力。

文章精彩内容如下:

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1 突变株和ZM4的生长曲线

Fig.1 Te growth curves of mutant strains and ZM4

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4 S9125L发酵罐中分批补料发酵

Fig.4 Fed-batch fermentation by S912 in 5-L bioreactor

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5 ARTP诱变后编码区中SNVsIndels的韦恩图

Fig.5 Venn diagrams of SNVs and Indels in CDSs after ARTP mutagenesis