运动发酵单胞菌

摘要： 运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)是目前已知唯一能够在厌氧条件下利用Entner-Doudoroff(ED)途径代谢葡萄糖、果糖和蔗糖产乙醇的革兰氏阴性细菌,具有乙醇发酵速率高和对糖表观收率高、乙醇耐受性好及生物安全(generally regarded as safe,GRAS)等特点。基于合成生物学方法和代谢工程改造,可以作为纤维素乙醇及其他生物基产品生物炼制的细胞工厂。本文综述了运动发酵单胞菌独特的生理特点及其作为细胞工厂在不同领域的应用,重点介绍了构建运动发酵单胞菌作为底盘细胞,实现工业产品规模化经济生产涉及的系统生物学、合成生物学及代谢工程改造相关方法、技术与工具等方面的进展及瓶颈。同时探讨了持续开发、完善、应用高效精准的基因编辑技术、代谢途径精准时空调控方法及高通量自动筛选检测手段,在运动发酵单胞菌基因组精简优化以及生物固碳与固氮等方面取得的突破,推动合成生物学理论研究和实践应用的发展。

摘要： 运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)是目前已知唯一能够在厌氧条件下利用Entner-Doudoroff(ED)途径代谢葡萄糖、果糖和蔗糖产乙醇的革兰氏阴性细菌,具有乙醇发酵速率高和对糖表观收率高、乙醇耐受性好及生物安全(generally regarded as safe,GRAS)等特点.基于合成生物学方法和代谢工程改造,可以作为纤维素乙醇及其他生物基产品生物炼制的细胞工厂.本文综述了运动发酵单胞菌独特的生理特点及其作为细胞工厂在不同领域的应用,重点介绍了构建运动发酵单胞菌作为底盘细胞,实现工业产品规模化经济生产涉及的系统生物学、合成生物学及代谢工程改造相关方法、技术与工具等方面的进展及瓶颈.同时探讨了持续开发、完善、应用高效精准的基因编辑技术、代谢途径精准时空调控方法及高通量自动筛选检测手段,在运动发酵单胞菌基因组精简优化以及生物固碳与固氮等方面取得的突破,推动合成生物学理论研究和实践应用的发展.

摘要： 运动发酵单胞菌通过ED途径高效转化单糖生成乙醇,其生长不需氧气,能够以N2作为氮源,抗逆性强;其乙醇发酵速度快,乙醇理论产率高,生产周期较短和原料利用率较高,容易进行基因工程改造.本文采用水稻和木薯为乙醇发酵的原料,研究重组运动发酵单胞菌的发酵特点,验证其乙醇发酵性能,为其今后在乙醇生产中实际使用积累经验和提供参考依据.本实验结果证明,与安琪超级酿酒干酵母相比,在重组运动发酵单胞菌的乙醇发酵过程中,CO2产量更低导致发酵失重更少,乙醇产量明显增加,最佳发酵温度更高,淀粉出酒率更高和淀粉利用率更高.重组运动发酵单胞菌对安菌泰和青霉素有较强的耐受性,乙醇发酵指数期大约为0～40 h,种子扩大培养期间不需要添加任何外来氮源.

摘要： 首先考察了运动发酵单胞菌(Zymomonas mobitis,Z.mobilis)和休哈塔假丝酵母(Candida shehatae,C.shehatae)分别利用葡萄糖或木糖为唯一底物时的乙醇发酵特性;其次,研究了单菌及双菌发酵混合糖(葡萄糖和木糖比例为3∶1)的产乙醇性能;在此基础上,考察了单菌和双菌培养应用于玉米秸秆发酵产乙醇的可行性.结果表明,Z.mobilis和C.shehatae的接种方式显著影响混合糖发酵产乙醇的效率,当分步接种发酵48 h后,乙醇产量达到最高,为25.77 g/L.当以60 g/L NaOH预处理的玉米秸秆为底物时,分步接种可高效利用秸秆酶解产物(葡萄糖和木糖)实现乙醇产量的最大值(22.34 g/L),提示Z.mobilis和C.shehatae分步接种发酵可最大化地发酵秸秆中的葡萄糖和木搪生产乙醇,有利于乙醇的高产率生产,可为实现纤维原料生产燃料乙醇的工业化提供参考.

摘要： 2017年4月24日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所在蓝细菌光合生物合成乙醇技术方面取得突破。该所通过光合微生物平台，以蓝细菌集胞藻为底盘藻株，将来自运动发酵单胞菌的丙酮酸脱羧酶-Ⅱ型醇脱氢酶导入，将CO2和太阳能直接转化为乙醇。

摘要： 为了提高外源基因整合到染色体的效率,在已构建的运动发酵单胞菌-大肠杆菌穿梭载体基础上,构建了RecET表达质粒pSUZM3a-RecET.选取乙醇脱氢酶Ⅰ(adhA)基因作为靶基因,四环素抗性基因(Tcr)作为筛选标记基因,检测RecET重组系统在Z.mobilis中进行基因重组的可行性.将两端带有60bp adhA基因同源臂的四环素抗性基因片段电击转化含有RecET重组系统表达质粒的运动发酵单胞菌ZM4,获得adhA基因缺失突变菌株.对突变菌株adhA基因的PCR产物进行测序发现,adhA基因已被置换为四环素抗性基因.上述结果表明:RecET重组系统在运动发酵单胞菌中具有高效、便捷和可操作性,只需60bp同源臂即可完成同源重组.

摘要： 以运动发酵单胞菌为发酵菌株、干苹果渣为原料发酵生产乙醇,通过单因素和正交试验,确定糖化过程中酸解时间20 min、果胶酶和纤维素酶的用量分别为0.3％和0.9％、最适宜的酶解时间为6 h;发酵过程中发酵液的最适pH为5.0、最适温度为28°C、菌种接种量为5％(体积比),依此糖化和发酵条件得到的乙醇产率为160.6 mL/kg.

摘要： 运动发酵单胞菌（Zymomonas mobilis）是一种能够直接利用糖类（葡萄糖、果糖、蔗糖）产生乙醇的细菌微生物。相对传统发酵酒精的酵母菌而言，运动发酵单胞菌有其独特的、优越的性状特点，比如发酵乙醇代谢过程简单，发酵速度快、转化率高和耐受力强等。在工业运用方面具有潜在的应用价值(用于燃料乙醇、酶制剂以及酒类生产等）。主要对运动发酵单胞菌的乙醇代谢及其特点、运动发酵单胞菌的遗传育种、运动发酵单胞菌在工业运用方面的趋势进行综述。%Zymomonas mobilis is one kind of bacteria capable of utilizing sugar including glucose, fructose and sucrose to produce alcohol di-rectly. Compared with traditional Saccharomycetes, it has the unique and excellent advantages such as simple metabolism process in producing alcohol, rapid fermentation speed, high conversion rate and strong tolerance, etc. Especially, in industry, it has potential application values in fu-el ethanol production, enzyme production, and wine production, etc. In this paper, the biological characteristics,alcohol metabolism,breeding, and industrial application trend of Zymomnas mobilis were introduced.

摘要： 经过筛选，从土壤中获得一株可利用葡萄糖产乙醇的菌株（Z M 607），通过对该菌的形态特征观察以及16SrDNA序列比对分析发现，将该菌初步鉴定为运动发酵单胞菌，并对该菌发酵葡萄糖产乙醇的发酵条件进行优化．结果表明：在静置、初始p H 6．5、发酵温度30°C、接种量5％等条件下，发酵48 h乙醇的产量达到45．12 g／L ，乙醇得率是其理论值的73．01％．%By isolating ,a strain (ZM607) which can convert glucose to ethanol was isolated from soil .The strain was identified as zymomonas mobilis by observation of morphological characteristics of bacteria and 16SrDNA analysis .The process for converting glucose to etha‐nol was optimized .The yield of ethanol was 45 .12 g/L which accounted for 73 .01% of the yield predicted theoretically w hen fermented in microaerophilic condition at 30 °C ,5% inocu‐lation ,with initial pH 6 .5 for 48 h .

摘要： The effect of 20 kinds of physical and chemical factors on the flocculation of Zymomonas mobilis ZM401 has been stud-ied to reveal the underlying mechanism of flocculation .The results show that the flocculation material of ZM401 can be easily de-graded in acid ,but is stable in alkaline environment .Moreover ,the flocculation is not sensitive to temperature .The addition of metal cations has no obvious effect on the flocculation ,only with the incline of Mg2+ ,the flocculation efficiency has a slightly in-crease by 2 .9% .Monosaccharide has no effect on the flocculation ,while sucrose and cellobiose have postive effect on the floccu-lation efficiency .The addition of organic solvents increases the flocculation ,and 10% ethanol improves the flocculation efficiency by 2 .6% .The addition of theα-amylase ,chitosanase ,lipase and protease K almost has no influence on the flocculation .But floc-culation is very sensitive to cellulase ,which with 0 .15 FPU/mL causes irreversible collapse of flocculation .It is proved that the material related to flocculation of Z .mobilis is cellulose ,by which cell adhere to each other .%为探究运动发酵单胞菌（Zymomonas mobilis）ZM401的絮凝机理，研究了20种理化因素对ZM401絮凝的影响。结果表明：ZM401的絮凝物质在酸性环境中易降解而在碱性环境中稳定，并且对温度不敏感。金属阳离子的添加对ZM401的絮凝无影响，仅镁离子浓度的增加会使絮凝率提高2．9％。单糖的添加对絮凝没有影响，蔗糖和纤维二糖的增加会提升絮凝率。有机溶剂的添加会增加ZM401的絮凝率，其中10％的乙醇添加使絮凝率提升了2．6％，说明絮凝物质间的结合受疏水作用影响。ZM401的絮凝率在α-淀粉酶、壳聚糖酶、脂肪酶、蛋白酶K添加时无变化，但其对纤维素酶非常敏感，0．15 FPU／mL的纤维素酶即可使絮凝颗粒不可逆地解体。上述实验结果证明了运动发酵单胞菌的絮凝物质是纤维素类物质，其相互作用为分子间物理搭桥。

摘要： 运动发酵单胞菌(ZM4)是一种乙醇发酵微生物,具有发酵周期短、耐受高浓度底物等特点.但在250g/L的葡萄糖时,生长和乙醇产率显著下降并延迟.为了明确运动发酵单胞菌耐受高浓度葡萄糖底物的分子机制,在20g/L葡萄糖下正常生长到对数中期的细胞中,加入葡萄糖到250g/L,然后继续培养;分别在停滞生长后(约2h)和逐渐恢复生长后的早期(约12h)取细胞样品,利用ZM4菌株包括所有基因组编码区的寡核苷酸芯片,进行了高糖胁迫前后的转录组分析.结果表明:1)ZM4菌株在正常生长情况下,共有超过90％的基因发生转录;低于检测阙值的未转录基因有189个,其中主要包括质粒编码的基因116个,以及12个固氮基因和6个膜蛋白等.2)高糖处理后在生长停滞期(2h)有近160个基因转录上调或下调,其中在能够注释的差异基因中主要包括编码膜转运蛋白的基因、固氮基因、质粒编码的一些基因、和一些胁迫响应的转录调控基因;在未分类的差异基因中也出现一定数量的转运蛋白、肤酶等。此外，高浓度葡萄糖胁迫下，大多数固氮基因簇的基因启动转录。

摘要： 目的:探讨运动发酵单胞菌发酵效率及乙醇耐受性差异产生的原因。方法：通过基因组测序和组装，将运动发酵单胞菌CICC10225和CICC10232的染色体拼装成了完整的环状序列，并与已公布的4株菌基因组序列进行了比较。分别基于dnaE基因序列和全基因组序列构建了7株运动发酵单胞菌的系统发生树。结果：CICC10225和CICC10232亲缘关系很近，它们与ZM4、ATCC10988、NCIMB11163聚在1个簇上，ATCC29191亲缘关系相对较远，ATCC29192距离最远。结论：CICC10225的底物利用速率和乙醇生产速率高于CICC10232的原因不是酶蛋白和底物转运蛋白的结构差异，有可能是因表达水平不同造成。

摘要： 通过对运动发酵单胞菌(Zymomonas；mobilis)乙醇发酵条件和培养基成分分别进行单因子优化和正交优化，确定运动发酵单胞菌Z1乙醇发酵最佳葡萄糖含量为10%-15%，最适接种量为发酵培养基体积的1%，最佳发酵温度为30-35°C，培养基最适pH为6.0～9.0；其发酵培养基最佳基础成分为：MgSO40.01%，(NH4)2SO4 0.18%，KH2PO40.18%，酵母膏0.9%；在这4种成分中酵母膏对乙醇产率的影响最大。

摘要： 运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)作为生产乙醇的主要微生物之一,具有乙醇产率高和耐受力强的显著特点而备受关注.但Z.mobilis底物利用范围仅限于葡萄糖、果糖和蔗糖,针对这一问题,研究者们将相关的编码水解酶的基因转移到Z.mobilis中,产生一系列可发酵淀粉、纤维素和半纤维素等低成本底物的工程菌.丙酮酸脱氢酶(Pdc)和乙醇脱氢酶(Adh)是Z.mobilis乙醇形成过程中的关键酶,由这两个酶的基因(pdc和adh)融合构建而成的pet操作子转化到其他微生物中,获得新的生产乙醇的菌株.该文对Z.mobilis生产乙醇的生化代谢特征和遗传基础、Z.mobilis的改造和改良以及pet操作子的利用的研究进展进行了综述.

摘要： 构建运动发酵单胞菌基因组粘粒文库,利用该菌萄萄糖激酶基因中的保守序列合成的引物扩增到约0.9Kb的片段,通过DIG荧光标记试剂盒回收的0.9Kb扩增片段,杂交筛选得到运动发酵单胞菌2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸裂解途径(Entner-doudoroff途径)的第一个酶:萄萄糖激酶.进一步的序列分析发现,该酶与6-磷酸葡萄糖酸脱水酶、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶串联在一起.

摘要： 通过单因素实验,研究了利用雅致放射毛霉和运动发酵单胞菌进行豆渣固态发酵的条件。结果表明,霉豆渣发酵的最优条件为豆渣蒸煮时间为15 min,毛霉的接种量为105cfu/100g,运动发酵单胞菌的接种量为107 cfu/100g,28°C培养3d。发酵后豆渣的食用加工性能得到很好改善。

摘要： 利用PCR和分子克隆技术将运动发酵单胞菌乙醇发酵途径中的关键酶基因与质粒载体连接转化至大肠杆菌中,改变了大肠杆菌的糖代谢途径,使乙醇产量有了明显的提高.构建的重组菌不但能够利用葡萄糖也能够利用木糖产乙醇,在葡萄萄糖和木糖同时存在时,优先利用葡萄糖.

摘要： 本研究以Zymomonas mobilis作为酒精生产菌,在葡萄糖浓度分别为5﹪,7.5﹪,10﹪(w/v)的培养基中,分别在25°C,30°C,35°C的温度下进行乙醇发酵.实验结果表明,25°C时可达到最大的乙醇产率0.49g乙醇/g葡萄糖.氧对Zymomonas mobilis酒精发酵有抑制作用.以海藻酸钙小球为载体固定化Zymomonas mobilis在10﹪葡萄糖培养基中多批次半连续发酵,可在8h内使乙醇产率系数接近0.50.

摘要： 本发明公开了一种运动发酵单胞菌的易错全基因组改组方法及耐受糠醛运动发酵单胞菌，耐受糠醛运动发酵单胞菌其分类命名为运动发酵单胞菌F2.5‑4(Zymomonas mobilis)F2.5‑4，保藏号CCTCC NO：M2015366。本发明的方法获得的耐受糠醛的运动发酵单胞菌，能在3g/L糠醛的RM培养基中高效的生长。与传统的全基因组改组技术相比，本发明有效地运用易错PCR技术实现无需理化诱变和原生质体融合即能快速有效获得耐受糠醛的运动发酵单胞菌。在糠醛浓度为3g/L的培养基中出发菌株运动发酵单胞菌的生长受到严重抑制，而本发明的方法获得的耐受糠醛的运动发酵单胞菌比出发菌株运动发酵单胞菌耐受糠醛能力强。

摘要： 本发明公开了一种树干毕赤酵母与运动发酵单胞菌混菌发酵葡萄糖和木糖产乙醇的方法，属于微生物发酵技术领域，优选Scheffersomyces stipitisCICC1960与Zymomonas mobilis 8b以1:3的比例同时接种到含葡萄糖和木糖的培养基中进行摇床发酵，碳代谢抑制的现象得到了很大的缓解，即葡萄糖和木糖可以同时被消耗；混菌发酵的最终木糖利用量和乙醇发酵浓度比S.stipitisCICC1960单菌发酵分别提升了188.99％、48.37％，比Z.mobilis 8b单菌发酵分别提升了5.52％、6.52％；发酵过程操作简单，乙醇发酵效率高。

摘要： 本发明通过添加啤酒花酸，在使用运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)作为生物催化剂的发酵中控制了污染，而没有对发酵生产的负面影响。啤酒花酸的有效浓度被发现依赖于所使用的发酵培养基的类型。

摘要： 本发明公开了一种能利用木糖生产乙醇的重组运动发酵单胞菌及发酵方法，一种能利用木糖生产乙醇的重组运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)GX1，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号CGMCC 3438，本发明首次将大肠杆菌rrnB调控元件与木糖代谢相关基因融合，构建带有人工融合操纵子的质粒，通过电转化和驯化的方法获得的能利用木糖生产乙醇的重组运动发酵单胞菌菌株，它能高效表达外源基因，能在30-34°C高效利用葡萄糖和木糖共发酵产醇，并且能利用含有木糖和葡萄糖的玉米芯水解液产醇。本发明的菌株对有效的利用废弃的木质纤维素生产清洁能源、解决当前能源危机具有重要意义。

摘要： 本发明公开了一种运动发酵单胞菌的易错全基因组改组方法及耐受糠醛运动发酵单胞菌，耐受糠醛运动发酵单胞菌其分类命名为运动发酵单胞菌F2.5-4(Zymomonas？mobilis)F2.5-4，保藏号CCTCC？NO：M2015366。本发明的方法获得的耐受糠醛的运动发酵单胞菌，能在3g/L糠醛的RM培养基中高效的生长。与传统的全基因组改组技术相比，本发明有效地运用易错PCR技术实现无需理化诱变和原生质体融合即能快速有效获得耐受糠醛的运动发酵单胞菌。在糠醛浓度为3g/L的培养基中出发菌株运动发酵单胞菌的生长受到严重抑制，而本发明的方法获得的耐受糠醛的运动发酵单胞菌比出发菌株运动发酵单胞菌耐受糠醛能力强。

摘要： 本发明公开了一种树干毕赤酵母与运动发酵单胞菌混菌发酵葡萄糖和木糖产乙醇的方法，属于微生物发酵技术领域，优选Scheffersomyces stipitisCICC1960与Zymomonas mobilis 8b以1:3的比例同时接种到含葡萄糖和木糖的培养基中进行摇床发酵，碳代谢抑制的现象得到了很大的缓解，即葡萄糖和木糖可以同时被消耗；混菌发酵的最终木糖利用量和乙醇发酵浓度比S.stipitisCICC1960单菌发酵分别提升了188.99％、48.37％，比Z.mobilis 8b单菌发酵分别提升了5.52％、6.52％；发酵过程操作简单，乙醇发酵效率高。

摘要： 本发明通过添加啤酒花酸，在使用运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)作为生物催化剂的发酵中控制了污染，而没有对发酵生产的负面影响。啤酒花酸的有效浓度被发现依赖于所使用的发酵培养基的类型。

摘要： 本发明提供了一种利用运动发酵单胞菌快速发酵乙醇的方法，本发明以运动发酵单胞菌为出发菌株，以鲜甘薯为发酵原料，采用同步糖化发酵方法进行发酵。本发明对影响乙醇发酵的因素进行了考察。

摘要： 本发明提供了一种利用运动发酵单胞菌同步糖化发酵厨余垃圾制取乙醇的方法，本发明以运动发酵单胞菌为出发菌株，以厨余垃圾为发酵原料，发酵生产乙醇的新工艺。

摘要： 本发明涉及获得更耐受一种或多种抑制剂或更能有效发酵一种或多种碳水化合物的运动发酵单胞菌突变菌株的方法。此抑制剂包括乙醇，脂肪酸，例如乙酸，甲酸；呋喃衍生物，例如2-糠醛，2-糠酸；及酚化合物，例如香兰素及羟基苯甲酸。此碳水化合物可包括木糖，阿拉伯糖，甘露糖及它们的混合物。这些突变菌株可用于，例如，有效从生物质制备乙醇。