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能源危机、环境危机迫使我们不得不寻求一种新能源来代替传统石油能源。非粮燃料乙醇,实现了能源、粮食和环境的和谐发展,一直是传统石油能源替代的焦点。但生产成本过高却严重制约着非粮燃料乙醇产业的发展。高温发酵能有效的降低非粮燃料乙醇生产过程中的冷却成本、设备成本、乙醇分离提取成本及其它潜在成本,是推动非粮燃料乙醇产业发展的关键。但是高温导致酿酒酵母细胞面临严重的氧化胁迫,从而引发细胞死亡。基于此,本文对嗜热栖热菌或酿酒酵母来源的不同功能的抗氧化蛋白在工业酿酒酵母细胞内进行外源表达或过表达,通过初步表征和筛选,期望得到耐热酿酒酵母工程菌,主要研究结果如下:(1)基于酿酒酵母抗氧化防御体系,对嗜热栖热菌或酿酒酵母内不同抗氧化蛋白进行挖掘,并与调控元件—酿酒酵母自身强组成型启动子FBA1p进行组装,以工业酿酒酵母为宿主,最终构建得到15株酿酒酵母工程菌株,其中4株含超氧化物歧化酶(SOD)元器件,1株含过氧化物酶(Prx)元器件,1株含过氧化氢酶(CAT)元器件,4株含硫氧还蛋白(Trx)元器件,4株含硫氧还蛋白还原酶(TrxR)元器件,1株含NAD(H)激酶元器件。(2)从15株酿酒酵母工程菌的生长状况和发酵特性出发,通过37℃和40℃下生长曲线测定、活菌数测定、点滴平板实验和乙醇产量测定,初步表征和探讨抗氧化蛋白的外源表达或过表达能否赋予酿酒酵母耐热性。过表达SOD编码基因sod1和sod2能够显著提高酿酒酵母高温下生长状况和发酵特性,其中相比对照菌株WT/Vector,S.c-SOD1和S.c-SOD2在40℃培养72h的OD660分别提高了80.7%和74%,培养36h活菌数分别提高了50.5%和78%,培养12h的乙醇产量分别提高了826.1%和891.3%;含Prx酿酒酵母工程菌株S.c-TTHA1300乙醇产量和50℃高温热激耐受性显著提高,其中S.c-TTHA1300在40℃培养24h时乙醇产量相比对照WT/Vector提高了16%,在50℃高温处理45min的相对存活率提高了289.0%,但TTHA1300与酿酒酵母适配性差,S.c-TTHA1300生长状况减弱;外源表达Trx编码基因ttha1747、ttha1422能明显提高酿酒酵母高温下生长状况和乙醇产量,其中S.c-TTHA1747和S.c-TTHA1422相比对照菌株WT/Vector在40℃培养72h的OD660分别提高了51.5%和58.5%,培养36h活菌数分别提高了89%和93.6%,培养12h的乙醇产量分别提高了952.2%和921.7%;含TrxR元器件酿酒酵母工程菌S.c-TTHA1215、S.c-TTHA1920在40℃培养36h的活菌数相比WT/vector分别提高了65.7%和74.6%,培养12h的乙醇产量分别提高了73.9%和65.2%;含NAD(H)激酶元器件酿酒酵母工程菌S.c-Pos5p在40℃培养36h活菌数和最高乙醇产量相比WT/Vector分别提高了262.5%和7.42%,但乙醇合成速率明显降低。综上所述,导入抗氧化元器件所得酿酒酵母工程菌S.c-SOD1、S.c-SOD2、S.c-TTHA1300、S.c-TTHA1747、S.c-TTHA1422、S.c-TTHA1215、S.c-TTHA1920和S.c-Pos5p的耐热性和乙醇产量与对照WT/Vector相比均有了不同程度的提高。