馬克斯克魯維酵母的木糖和阿拉伯糖發(fā)酵

侯勝博，馮華良，高教琪，李益民，袁文杰，白鳳武

?

馬克斯克魯維酵母的木糖和阿拉伯糖發(fā)酵

侯勝博1，馮華良1，高教琪1，李益民1，袁文杰1，白鳳武2

1 大連理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，遼寧大連 116023 2 上海交通大學(xué)微生物代謝國家重點實驗室，上海 200240

侯勝博, 馮華良, 高教琪, 等. 馬克斯克魯維酵母的木糖和阿拉伯糖發(fā)酵. 生物工程學(xué)報, 2017, 33(6): 923–935.Hou SB, Feng HL, Gao JQ, et al. Fermentations of xylose and arabinose by Kluyveromyces marxianus. Chin J Biotech, 2017, 33(6): 923–935.

馬克斯克魯維酵母作為非常規(guī)酵母在燃料乙醇發(fā)酵中受到人們越來越多的關(guān)注。馬克斯克魯維具有天然的發(fā)酵戊糖的能力，但不同菌株的發(fā)酵能力存在較大差異。本研究比較了3株馬克斯克魯維菌株9009/1911/1727 (9009/1911/1727) 在不同溫度下的木糖和阿拉伯糖的發(fā)酵性能差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同發(fā)酵溫度下，3株菌在耗糖速率、糖醇產(chǎn)率均表現(xiàn)出了顯著的差異。菌株9009和1727在40 ℃下的發(fā)酵性能均優(yōu)于30 ℃，這充分體現(xiàn)了馬克斯克魯維酵母的高溫發(fā)酵優(yōu)勢。針對發(fā)酵差異，采用PCR方法獲得3個不同菌株的戊糖代謝途徑中的5種關(guān)鍵代謝酶 (XR、XDH、XK、AR和LAD) 的基因序列，并利用Clustalx 2.1進(jìn)行了序列比對。結(jié)果顯示3株菌的相關(guān)基因與文獻(xiàn)中報道的1株克魯維酵母的相應(yīng)關(guān)鍵酶氨基酸編碼序列相似性達(dá)98%以上，并且差異的氨基酸不在酶的關(guān)鍵位點處。在此基礎(chǔ)上，通過Real-time實驗，對木糖發(fā)酵差異最為明顯的1727和1911的木糖代謝過程4個關(guān)鍵酶 (XR、XDH、XK和ADH) 的基因表達(dá)量進(jìn)行測定，其結(jié)果顯示對于耐熱菌株1727，XDH和XK基因表達(dá)量低是導(dǎo)致木糖代謝過程中木糖醇積累、乙醇產(chǎn)量低的主要原因。最后，將所測得的馬克斯克魯維酵母的戊糖代謝關(guān)鍵酶序列與其他不同種屬相比對，確定了其木糖和阿拉伯糖代謝途徑，為進(jìn)一步利用代謝工程方法提高戊糖發(fā)酵性能奠定了基礎(chǔ)。……