【摘 要】
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为优化能源结构,扎实做好碳中和、碳达峰各项工作,利用木质纤维素发酵生产生物燃料丁醇成为研究的热点话题。木质纤维素结构复杂,其主要成分通过化学键连接形成致密不易降解的生物保护屏障,因此在生物发酵前需要经过预处理破坏生物的保护屏障。预处理产生可发酵糖的同时,会产生糠醛等发酵抑制物,会影响菌体的生长和产物的积累。前期,实验室通过ARTP诱变和驯化,得到了一株高糠醛耐受菌株丙酮丁醇梭菌TUST 001,在
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为优化能源结构,扎实做好碳中和、碳达峰各项工作,利用木质纤维素发酵生产生物燃料丁醇成为研究的热点话题。木质纤维素结构复杂,其主要成分通过化学键连接形成致密不易降解的生物保护屏障,因此在生物发酵前需要经过预处理破坏生物的保护屏障。预处理产生可发酵糖的同时,会产生糠醛等发酵抑制物,会影响菌体的生长和产物的积累。前期,实验室通过ARTP诱变和驯化,得到了一株高糠醛耐受菌株丙酮丁醇梭菌TUST 001,在4g/L糠醛浓度下仍旧能够生长,较野生菌提高了两倍,利用其发酵丁醇产量可以达到7.98g/L,是相同条件下野生菌的5倍。基于该性状优良菌株的基因组学、蛋白组学和转录组学数据,本文展开了以下研究:（1）构建了基因元器件的可视化方法。该方法能够快速大量下载NCBI数据库的序列信息,并能对GB文件批量自动化编辑,自由定义基因序列展示的主题、标签和显示风格等信息,可以作为一个可自由编辑通用型的序列查看器。（2）以KEGG数据库代谢map图为底板,构建了代谢网络总图map00110和具体代谢途径的通路可视化方法,实现了基因、化合物等细节的精细展示,同时可以将组学数据清晰地整合到代谢通路上,使组学数据的展示更加直观,更易于菌体内生物信息的挖掘。（3）构建丙酮丁醇梭菌蛋白相互作用数据库,首次将蛋白相互作用可视化图应用于组学数据的挖掘。（4）基于以上构建的可视化方法,对基因组、转录组和蛋白组数据进行挖掘,构建了一个包含38个编码基因糠醛脱毒元器件库。经异源表达验证,发现CA＿RS19590、CA＿RS13760、CA＿RS06540、CA＿RS11830、CA＿RS8810、CA＿RS03035和CA＿RS11835所编码的蛋白在对抗糠醛冲击情况下发挥了积极作用,推测它们可能通过影响生物膜结构和孢子的形成过程使菌体在受到糠醛的刺激时保持稳定。初步将以上七个基因确定为普适性的糠醛脱毒元器件,该元器件主要通过影响菌体的生物膜和孢子形成过程达到糠醛脱毒的目的。
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