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[00890464]植物生物质降解酶微生物资源及产生机制

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类型: 非专利

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技术详细介绍

所属科学技术领域:生物质及其微生物转化利用 研究背景: 植物生物质的高效生物转化与利用对解决能源危机和环境污染等具有重要意义。然而,植物生物质水解的成本高,限制了其生物转化的产业化进程,主要是因为所用微生物产植物生物质降解酶的产量低、酶成本高。因此,急需寻找新特性的植物生物质降解酶和解析微生物产酶的分子机理,为提高酶产量、降低酶成本提供资源和理论指导。 主要研究内容、创新点和发现点: 该项目以甘蔗渣和木薯、玉米生淀粉为降解材料,从亚热带地区未培养微生物和培养微生物两种来源系统地进行了新纤维素酶、木聚糖酶和生淀粉酶的发掘和酶功能鉴定,以及酶产生机理研究。 1.首次分离得到了高效水解甘蔗渣纤维素的草酸青霉野生型菌株HP7-1和高产纤维素酶突变株EU2106;阐明了菌株EU2106高产纤维素酶的分子机理以及草酸青霉高效水解甘蔗渣纤维素的分子机理;提出了木质纤维素生物转化所用真菌纤维素酶的研究方向是提高微生物纤维素酶的产量。 首次鉴定了草酸青霉中调控纤维素酶基因和木聚糖酶基因表达的12个新调控基因,其中3个调控纤维素酶基因表达的关键调控基因和2个调控木聚糖酶基因表达的关键调控基因,初步阐明了其分子调控机理。 3.首次纯化、鉴定了针对木薯和玉米生淀粉无蒸煮同步糖化发酵生产燃料乙醇用的一个特性优良的新型生淀粉糖化酶PoGA15A。重组酶rPoGA15A与商业α-淀粉酶协同在生料同步糖化发酵产酒精中,分别以生木薯粉和生玉米粉为原料时,发酵率均>93%,残余葡萄糖和残余淀粉含量均<0.4%。 4.首次纯化、鉴定了水解甘蔗渣木聚糖产生以木二糖为主要产物的一个特性优良的木聚糖AfxynA,并解了其肝作用机理。 5.首次采用宏基因组技术从盲肠动物和反刍动物消化道内容物的未培养微生物中克隆、鉴定了18个新的纤维素酶基因,发现了具有新酶学特性的5个纤维素酶,认识了动物消化道中微生物纤维素酶基因的多样性及可能真实起作用的纤维素酶。 科学价值: 对认识未培养微生物和培养真菌中植物生物质降解酶基因的多样性及表达调控机理具有重要科学意义,为遗传工程改造真菌以提高植物生物质降解酶产量提供理论依据。
所属科学技术领域:生物质及其微生物转化利用 研究背景: 植物生物质的高效生物转化与利用对解决能源危机和环境污染等具有重要意义。然而,植物生物质水解的成本高,限制了其生物转化的产业化进程,主要是因为所用微生物产植物生物质降解酶的产量低、酶成本高。因此,急需寻找新特性的植物生物质降解酶和解析微生物产酶的分子机理,为提高酶产量、降低酶成本提供资源和理论指导。 主要研究内容、创新点和发现点: 该项目以甘蔗渣和木薯、玉米生淀粉为降解材料,从亚热带地区未培养微生物和培养微生物两种来源系统地进行了新纤维素酶、木聚糖酶和生淀粉酶的发掘和酶功能鉴定,以及酶产生机理研究。 1.首次分离得到了高效水解甘蔗渣纤维素的草酸青霉野生型菌株HP7-1和高产纤维素酶突变株EU2106;阐明了菌株EU2106高产纤维素酶的分子机理以及草酸青霉高效水解甘蔗渣纤维素的分子机理;提出了木质纤维素生物转化所用真菌纤维素酶的研究方向是提高微生物纤维素酶的产量。 首次鉴定了草酸青霉中调控纤维素酶基因和木聚糖酶基因表达的12个新调控基因,其中3个调控纤维素酶基因表达的关键调控基因和2个调控木聚糖酶基因表达的关键调控基因,初步阐明了其分子调控机理。 3.首次纯化、鉴定了针对木薯和玉米生淀粉无蒸煮同步糖化发酵生产燃料乙醇用的一个特性优良的新型生淀粉糖化酶PoGA15A。重组酶rPoGA15A与商业α-淀粉酶协同在生料同步糖化发酵产酒精中,分别以生木薯粉和生玉米粉为原料时,发酵率均>93%,残余葡萄糖和残余淀粉含量均<0.4%。 4.首次纯化、鉴定了水解甘蔗渣木聚糖产生以木二糖为主要产物的一个特性优良的木聚糖AfxynA,并解了其肝作用机理。 5.首次采用宏基因组技术从盲肠动物和反刍动物消化道内容物的未培养微生物中克隆、鉴定了18个新的纤维素酶基因,发现了具有新酶学特性的5个纤维素酶,认识了动物消化道中微生物纤维素酶基因的多样性及可能真实起作用的纤维素酶。 科学价值: 对认识未培养微生物和培养真菌中植物生物质降解酶基因的多样性及表达调控机理具有重要科学意义,为遗传工程改造真菌以提高植物生物质降解酶产量提供理论依据。

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