基于代谢工程理论构建酵母菌株提高乙醇产量的研究

本文依据基元模式分析预测结果，提出构建工程菌株的代谢途径修饰策略。本工作以工业菌株KAM-2(MATα urα3)为出发菌株分别缺失基因FPS1、GPD1、GPD2和过量表达基因GLT1，依据酵母等位基因分离方法获得两基因工程菌株KAM-14(MATa ura3 fps1△∷REPEAT gpd1△∷REPEAT PPGK1-GLT1)和KAM-15(MATa ura3 fps1△∷REPEATgpd2△∷REPEATPpGK1-GLT1)。
　　 对KAM-14、KAM-15与KAM-2进行厌氧发酵实验，测定发酵菌株的OD值、葡萄糖消耗量、甘油、乙醇、乙酸和丙酮酸的生成量。实验结果表明，与KAM-2相比，KAM-14和KAM-15发酵的OD值和耗糖量差别不大。同时KAM-14和KAM-15的甘油生成量分别降低39.21％和37.02％，乙醇产量则分别提高12.65％和11.64％；乙酸和丙酮酸产量都显著降低。
　　 依据酵母代谢通量模型分别计算在厌氧批发酵条件下KAM-14和KAM-15与KAM-2的代谢通量分布，工程菌株的乙醇代谢通量都有所提高。结果表明，与对照菌KAM-2相比，KAM-14和KAM-15具有更优良的发酵性能，说明本研究提出的代谢途径修饰策略是正确的。
　　 本论文在工业菌株和实验室菌株上分别缺失SYM1和过量表达基因SYM1。实验结果表明，过量表达具有耐高温高乙醇的SYM1基因工程菌株未明显改善其生长表型。