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      ARTP誘變篩選運動發酵單胞菌利用沼液替代乙醇發酵工藝用水及培養基

      作者:admin 發布時間:2019/06/05 瀏覽量:805

      本期向您推薦農業部沼氣研究所何明雄,胡國全,吳波研究團隊發表在《Biotechnology for biofuels》上的一篇文章,原文題目為:Replacing water and nutrients for ethanol production by ARTP derived biogas slurry tolerant Zymomonasmobilis strain

      文章摘要內容如下:

      近十年來,世界范圍內對利用可再生資源生產燃料的研究日益活躍,但現有燃料乙醇工藝發酵耗水量巨大,且需補加大量營養物質,因此降低水和和外源營養物質用量將有助于降低生物乙醇生產成本。厭氧消化是處理農業及農村廢棄生物質的有效手段,但厭氧消化液殘存大量氮、磷等營養物質和潛在環境污染物,去除沼液中這些污染物不僅成本高昂并且簡單處理排放并未充分認識到厭氧消化液可作為生物質資源進行再利用的潛力。運動發酵單胞菌(Zymomonas mobilis)是極具潛力的生物燃料乙醇生產物種,但野生菌株對沼液中潛在的毒性成分耐受性差,導致在以沼液為營養源的發酵過程中,菌體生長受到極大抑制,使乙醇產率大幅度下降。

      為獲得沼液耐受性的運動發酵單胞菌菌株,本研究采用兩輪常壓室溫等離子體(ARTP)誘變和適應性進化(ALE)相結合的方法,提高了運動發酵單胞菌在沼液中的適應性和遺傳穩定性。得到的兩株突變體D95S912在沼液中生長明顯提高。最高乙醇產量達到0.63g/L/hZM40.39g/L/h)提高了61.7%。基因組重測序結果還表明,突變體中存在SNVsIndels,這可能與沼液中的抑制劑和低pH耐受性有關。

      隨機突變已被證明是增強運動發酵單胞菌耐受性的一種有效策略。與傳統的基因工程技術相比,常壓室溫等離子體(ARTP)具有獨特的優勢,是近年來一種有效的生物誘變技術。實驗證明,ARTP能有效提高生產效率,增強對細菌、真菌、植物等多種物種的魯棒性。本研究采用兩輪ARTP誘變育種與適應性進化(ALE)相結合的方法獲得的突變株具有利用沼液生產乙醇以替代水和營養物質的巨大潛力。

      文章精彩內容如下:

      圖片1


      1 突變株和ZM4的生長曲線

      Fig.1 Te growth curves of mutant strains and ZM4

      圖片2


      4 S9125L發酵罐中分批補料發酵

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

      圖片3


      5 ARTP誘變后編碼區中SNVsIndels的韋恩圖

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



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