丁醇定向馴化集胞藻PCC6803及其耐受性的代謝組分析.pdf

1、相比生物乙醇，丁醇具有更好的理化性質(zhì)，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男乱淮锬茉?。近些年的研究表明可以利用光合藍(lán)細(xì)菌作為細(xì)胞工廠直接從 CO2生產(chǎn)生物丁醇，但是藍(lán)細(xì)菌對(duì)丁醇的耐受性很低，嚴(yán)重限制了丁醇生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)可行性。因此提高其對(duì)丁醇的耐受性對(duì)利用藍(lán)細(xì)菌生產(chǎn)生物燃料有著重大的意義。
　　最近，基于實(shí)驗(yàn)室的微生物適應(yīng)性馴化已經(jīng)越來(lái)越被推崇為一種篩選并富集有利基因以得到高溶劑耐受菌的有效方法。我們以光合藍(lán)細(xì)菌的模式生物——集胞藻PCC6803

2、為研究對(duì)象，采用適應(yīng)性馴化的方法對(duì)其進(jìn)行丁醇馴化，以提高其對(duì)丁醇的耐受性。經(jīng)過(guò)約600天的連續(xù)馴化培養(yǎng)，傳代至126代，丁醇耐受濃度由最初的0.20％（v/v）提高到0.65%（v/v），耐受能力增強(qiáng)了225%。
　　為了探究逐步提高的丁醇耐受性在細(xì)胞代謝水平上的影響，我們結(jié)合利用了LC-MS和GC-MS技術(shù)對(duì)野生株和不同階段的馴化株進(jìn)行了代謝物組的研究，考察了馴化過(guò)程中代謝物的變化。通過(guò)主成分分析（PCA）我們發(fā)現(xiàn)在馴化過(guò)程中集

3、胞藻PCC6803的代謝物組逐漸的發(fā)生偏移，并初步找到了一些可能的丁醇處理生物標(biāo)記物，主要包括不穩(wěn)定的3-磷酸甘油酸（3PG）、6-磷酸果糖（F6P）、6-磷酸葡萄糖（G6P）、磷酸烯醇丙酮酸（PEP）、5-磷酸核糖（R5P）和 DHAP；另外，通過(guò)加權(quán)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)分析（WGCNA），我們找到了9個(gè)與丁醇耐受性高度相關(guān)的代謝模塊以及3個(gè)關(guān)鍵代謝物（甘油、硬脂酸和L-絲氨酸），可能在細(xì)胞對(duì)抗丁醇的過(guò)程中發(fā)揮一定的保護(hù)作用。
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