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当今世界能源短缺和环境污染已成为限制社会的发展进步的重要问题,与其它化石燃料相比,乙醇具有可再生、提供清洁的燃烧和不产生温室气体等优点,乙醇作为替代能源已逐步被人们所认识,成为解决上述问题的有效途径之一。目前以淀粉为原料高效率发酵生产乙醇,主要通过遗传工程构建能够直接发酵生淀粉产生乙醇的工程微生物,提高乙醇的产量。葡萄糖淀粉酶是转化淀粉为葡萄糖、果糖糖浆的重要工业用酶。本研究的目的在于克隆少根根霉葡萄糖淀粉酶基因,并建立酶活检测体系,为采用shuffling分子进化技术筛选高活性基因葡萄糖淀粉酶,以及构建一步发酵生淀粉生产乙醇的酿酒酵母工程菌株奠定基础。
根据已发表的米根霉葡萄糖淀粉酶序列,设计引物从少根根霉葡萄糖淀粉酶基因组中扩增得到根霉葡萄糖淀粉酶基因(含内含子)。设计一系列引物,通过PCR方法在体外将该基因中四个内含子剪接除,获得少根根霉葡萄糖淀粉酶基因编码序列,克隆到pMD-T载体中获得中间载体pUC-RaGA,转入大肠杆菌进行扩增并测序。从pUC-RaGA载体上用BamHⅠ限制酶切下1.7kb DNA片段,将其以正确的读码框克隆到酿酒酵母整合型表达载体pNK-α-Kan的α因子下游,获得重组质粒pNK-α-Kan,经HpaⅠ酶切、线性化后用电转化法转化尿嘧啶缺陷型酿酒酵母BJ2407菌株,经营缺陷养筛选得到通过同源重组将外源基因插入到其基因组TPI(磷酸丙糖异构酶)启动子的下游的缺陷恢复型转化子NK-RaGA01,培养72小时后,在液体培养基上清液中检测到葡萄糖淀粉酶活性,表明少根霉葡萄糖淀粉酶基因已能在酵母中表达并有效分泌到胞外。用NK-RaGA01一步法摇瓶发酵生淀粉初步证明,在试验条件下酒精产率可达5%左右。