本发明专利技术提供一种提高菌株抗逆性的方法以及通过该方法筛选得到的基因在提高菌株抗逆性中的应用。本发明专利技术第一方面提供一种提高菌株抗逆性的方法，包括如下步骤：将具备抗逆性的菌株和不具备抗逆性的菌株在胁迫条件下培养，培养结束后进行转录组测序，分析得到显著上调基因；将所述显著上调基因转入目标菌株，得到能够表达所述显著上调基因的目标菌株。本发明专利技术通过分析抗逆菌株的转录组数据，挖掘相关的抗逆基因，并通过基因工程手段将抗逆基因转入菌株中，有助于提高菌株的抗胁迫能力，实现菌株在胁迫条件下的快速生长与代谢，并且所获得的菌株遗传性能稳定，适合发酵产业工业化应用。适合发酵产业工业化应用。适合发酵产业工业化应用。
【技术实现步骤摘要】
提高菌株抗逆性的方法及基因在提高菌株抗逆性中的应用
[0001]本专利技术涉及一种提高菌株抗逆性的方法以及通过该方法筛选得到的基因在提高菌株抗逆性中的应用，涉及生物工程
技术介绍
[0002]在绿色可持续的经济驱动下，生物制造成为提升21世纪产业化的重要技术。菌株已经用于大宗化学品、医药产品、植物天然产物、生物燃料等一系列物质的生物合成，然而在菌株发酵过程中，经常面临着各种“胁迫因子”，例如高温、酸碱、高渗透压、有机溶剂等，这些胁迫因子会抑制菌株生长代谢及生产性能。传统的消除胁迫方法是控制发酵工艺，但工艺优化耗能过多，不利于低碳、低成本的绿色发展模式，为了能够在实际的生物转化过程中达到节能、减排、降耗、增效、提质的生产特性，菌株除了具有强大的代谢水平外，还应具有抗逆的生理特性；但是，工业菌株抗胁迫能力的不同，导致生产成本差异较大，抗胁迫能力强的菌株无疑更具成本效益，因此，提高菌株对多种胁迫的抗逆性是提高生产效率、降低经济成本的关键。
[0003]提高菌株胁迫抗逆性的方法包括非理性方法和理性方法，非理性方法包括对基因的随机突变、物理化学诱变以及菌株的实验室适应性进化等，随着合成生物学技术的不断发展，也通过表达抗逆功能基因和动态调控等理性方法得到抗逆菌株，目前，已报道的抗逆功能基因主要包括调控细胞壁和细胞膜、DNA修复、氧化应激、能量产生和信号转导的相关基因以及外排泵、热激蛋白和全局转录因子等，如专利技术人应汉杰通过利用CRISPR
‑
Cas9技术敲除基因Cln3后得到基因工程菌对比原始酿酒酵母菌株增加了生物产量，缩短了发酵周期，通过过表达转录调控因子Mig1基因，得到了耐受15％浓度乙醇的基因工程菌株。
[0004]新抗逆基因的发现和应用是改善菌株胁迫抗逆性，提高生产性能的有效手段，是本领域技术人员持续关注的热点之一。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种提高菌株抗逆性的方法以及通过该方法筛选得到的基因在提高菌株抗逆性中的应用，用于提高菌株的胁迫抗逆性。
[0006]本专利技术第一方面提供一种提高菌株抗逆性的方法，包括如下步骤：
[0007]将具备抗逆性的菌株和不具备抗逆性的菌株在胁迫条件下培养，培养结束后进行转录组测序，比较具备抗逆性的菌株和不具备抗逆性的菌株的转录组数据，按基因的转录水平进行排序，分析得到显著上调基因；
[0008]将所述显著上调基因转入目标菌株，得到能够表达所述显著上调基因的目标菌株。
[0009]本专利技术提供一种提高菌株抗逆性的方法，通过分析具备抗逆性的菌株和不具备抗逆性的菌株的转录组数据，挖掘相关抗逆基因，并通过基因工程手段转入目标菌株中，有助于提高目标菌株的抗胁迫能力，实现菌株在胁迫条件下的快速生长与代谢，并且所获得的
菌株遗传性能稳定，适合发酵产业工业化应用。
[0010]在一种具体实施方式中，图1为本专利技术一实施例提供的提高菌株抗逆性方法的流程图，如图1所示，具体包括如下步骤：
[0011]首先，将具备抗逆性的菌株和不具备抗逆性的菌株在胁迫条件下培养，培养结束后进行转录组测序；
[0012]在公开号为CN 111334442 A的中国专利提供的耐高温酿酒酵母的基础上，本专利技术选用该菌株作为具备抗逆性的菌株，具体地，所述具备抗逆性的菌株为酿酒酵母，所述酿酒酵母保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCC No.16831；不具备抗逆性的菌株可以为常规工业酿酒酵母。
[0013]将上述两株菌在一定的胁迫条件下培养，所述胁迫条件为：将所述菌株在31
‑
42℃下培养，所使用的培养基为常规培养基，且培养基中葡萄糖的浓度为2
‑
200g/L。
[0014]培养一定时间后，对两株菌进行转录组测序，获取具备抗逆性的菌株和不具备抗逆性的菌株的转录组数据。
[0015]其次，比较具备抗逆性的菌株和不具备抗逆性的菌株的转录组数据，按基因的转录水平进行排序，分析得到显著上调基因；
[0016]通过对两株菌的转录组数据进行评估、筛选，分析得到显著上调基因，所述显著上调基因为FMP16、YKR075C、DDR2、COA2、UIP4、MCR1、PAI3、SPG1、SIP18中的一种或多种，其中：
[0017]基因FMP16具有SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列；
[0018]基因YKR075C具有SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列；
[0019]基因DDR2具有SEQ ID NO:3所示的核苷酸序列；
[0020]基因COA2具有SEQ ID NO:4所示的核苷酸序列；
[0021]基因UIP4具有SEQ ID NO:5所示的核苷酸序列；
[0022]基因MCR1具有SEQ ID NO:6所示的核苷酸序列；
[0023]基因PAI3具有SEQ ID NO:7所示的核苷酸序列；
[0024]基因SPG1具有SEQ ID NO:8所示的核苷酸序列；
[0025]基因SIP18具有SEQ ID NO:9所示的核苷酸序列。
[0026]最后，将所述显著上调基因转入目标菌株，得到能够表达所述显著上调基因的目标菌株；
[0027]本领域技术人员可根据上述显著上调基因，通过常规的基因工程手段，将显著上调基因转入目标菌株，得到能够表达所述显著上调基因的目标菌株。本专利技术以酿酒酵母和大肠杆菌为例，进行发酵验证；
[0028]在一种具体实施方式中，将所述显著上调基因转入目标菌株，得到能够表达所述显著上调基因的目标菌株，具体包括如下步骤：将所述显著上调基因与启动子、终止子组装得到表达盒，表达盒指能够在目标菌株中有效表达目的基因的DNA序列，图2为本专利技术一实施例提供的表达盒构建示意图，如图2所示，表达盒包括启动目的基因转录的启动子(Promoter)，目的基因(GOI)、终止目的基因转录的终止子(Terminator)和Marker，Marker用于检验目的基因是否成功构建到菌株的染色体中，随后，将组装成功的表达盒转化整合到目标菌株的染色体上，通过筛选阳性转化子，得到能够表达所述显著上调基因的目标菌株，所述目标菌株为酿酒酵母，所使用的启动子、终止子的序列可以根据显著上调基因进行
选择，所使用的材料和方法均为本领域常规技术手段，本专利技术在此不做过多赘述。
[0029]在另一种具体实施方式中，将所述显著上调基因转入目标菌株，得到能够表达所述显著上调基因的目标菌株，具体包括如下步骤：通过Gibson组装或酶切将显著上调基因连接到表达质粒中得到重组载体，将所述重组载体转入目标菌株中，通过筛选得到能够表达所述显著上调基因的目标菌株，所述目标菌株为酿酒酵母或大肠杆菌。
[0030]菌株培养过程所使用的培养基及培养条件均可根据本领域常规技术手段进行设置，例如，培养基为YPD培养基或LB培养基，培养条件为摇床培养。
[0031]本专利技术第二方面提供一种基因在提高菌株抗逆性本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提高菌株抗逆性的方法，其特征在于，包括如下步骤：将具备抗逆性的菌株和不具备抗逆性的菌株在胁迫条件下培养，培养结束后进行转录组测序，比较具备抗逆性的菌株和不具备抗逆性的菌株的转录组数据，按基因的转录水平进行排序，分析得到显著上调基因；将所述显著上调基因转入目标菌株，得到能够表达所述显著上调基因的目标菌株。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述具备抗逆性的菌株为酿酒酵母，所述酿酒酵母保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCC No.16831。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述胁迫条件为：将所述菌株在31
‑
42℃下培养，且培养基中葡萄糖的浓度为2
‑
200g/L。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述显著上调基因为FMP16、YKR075C、DDR2、COA2、UIP4、MCR1、PAI3、SPG1、SIP18中的一种或多种，其中：基因FMP16具有SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列；基因YKR075C具有SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列；基因DDR2具有SEQ ID NO:3所示的核苷酸序列；基因COA2具有SEQ ID NO:4所示的核苷酸序列；基因UIP4具有SEQ ID NO:5所示的核苷酸序列；基因MCR1具有SEQ ID NO:6所示的核苷酸序列；基因PAI3具有SEQ ID NO:7所示的核苷酸序列；基因SPG1具有SEQ ID NO:8所示的核苷酸序列；基因SIP18具有SEQ ID NO:9所示的核苷酸序列。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述显著上调基因转入目标菌...
【专利技术属性】
技术研发人员：李春，秦磊，刘夏，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。