论文部分内容阅读
近几年，一种可持续利用的新能源—生物柴油已经得到人们的广泛关注。在生物柴油的生产过程中会有大量粗甘油的浪费，而克雷伯氏肺炎杆菌（Klebsiella pneumoniae）能够以甘油为底物发酵生产1，3-丙二醇，但是发酵过程中会有多种副产物的形成，其中副产物乙酸的生成是制约K.pneumoniae进一步提高1，3-丙二醇产量的一个重要因素。 至今，很少有研究报道在K.pneumoniae生产1，3-丙二醇过程中减少毒性副产物乙酸形成。乙酸的合成途径主要有两条:其中一条是乙酰辅酶A在磷酸转乙酰酶（Pta，由pta编码）的作用下合成乙酰磷酸，然后再在乙酸激酶（AckA，由ackA编码）的作用下合成乙酸;另一条是丙酮酸直接由丙酮酸氧化酶（PoxB，由poxB编码）氧化成乙酸。 在本课题研究中，通过敲除参与乙酸合成的基因:poxB、pta和ackA来研究对其细胞生长和1，3-丙二醇生产的影响。虽然在其他微生物中通过PoxB合成乙酸被认为是非必需途径，但是本研究发现，PoxB在K.pneumoniae中起着重要的作用。敲除poxB后:在好氧条件下导致乙酸的大量积累;在厌氧条件下会降低内源CO2的供给能力，最终抑制了菌体的生长。单独敲除poxB会导致1，3-丙二醇的产量降低，而单独敲除pta-ackA对1，3-丙二醇的产量没有影响。有趣的是，在poxB突变株的基础上进一步敲除负责乙酸合成的另一个主要途径的pta-ackA基因，使厌氧和好氧条件下poxB突变株的生长缺陷得到了纠正，使其恢复了生长能力。进一步研究发现恢复生长后的poxB-pta-ackA突变株减少了乙酸的分泌并且具有极好的1，3-丙二醇生产能力。在2L发酵液水平上，分批补料发酵的最终1，3-丙二醇得率和浓度分别是0.66(mol/mol)和76.8 g/L，分别比亲本高了16％和15％。