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微生物基因測序可提高生物燃料產(chǎn)出效率

閱讀次數(shù):1440   發(fā)布時間:2012/8/22 9:00:27

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)5月15日報道,美國聯(lián)合生物能源研究所(JBEI)通過新的實驗方法和基因測序分析,發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌耐受有毒鹽溶液的生理機 制,有望大大提高微生物抵抗生物燃料生產(chǎn)過程中所使用的鹽溶液毒性的能力。研究人員指出,該研究可作為耐離子液微生物基因工程的基礎(chǔ),帶來更高效的生物燃 料生產(chǎn)工藝。相關(guān)論文發(fā)表在5月14日的《美國國家科學(xué)院學(xué)報》網(wǎng)站上。

用植物纖維素制造生物燃料要經(jīng)過復(fù)雜的工序和化學(xué)預(yù)處理,讓木質(zhì)纖維素更容易被微生物消化,這些微生物含有特殊的酶。但用于化學(xué)預(yù)處理的鹽溶液對這些微生物來說卻是“有毒”的。

“找到能耐受鹽溶液的微生物并理解它們的耐鹽機制,有助于大大提高生物燃料的產(chǎn)量。”領(lǐng)導(dǎo)該研究的勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的邁克爾·希倫說, “比如森林腐殖土中的微生物,能產(chǎn)生高效的酶分解木質(zhì)纖維,適應(yīng)環(huán)境變化壓力。利用這些有益特性,通過基因工程改造現(xiàn)有的實驗室菌種,能讓它們在生產(chǎn)生物 燃料的過程中對有毒鹽溶液的耐受性更強,生產(chǎn)效率更高。”

研究人員分離了一種在熱帶雨林土壤中發(fā)現(xiàn)的腸桿菌屬細(xì)菌(SCF1),它們能分解植物木質(zhì)纖維,并且在相對高濃度的鹽溶液中長勢良好,這些鹽溶液對其他菌種來說是高毒性的。

他們對SCF1的基因組進行了測序,發(fā)現(xiàn)了多種代謝反應(yīng),并將這些反應(yīng)繪成圖譜。還用高通量生長化驗和細(xì)胞膜成分分析方法,研究了SCF1耐受高濃 度鹽溶液的機制,并測定了它的所有變異基因。結(jié)果發(fā)現(xiàn),該細(xì)菌能抵抗鹽溶液毒性是因為它們能調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的成分,降低細(xì)胞滲透性,并增加一種蛋白質(zhì)的運送, 在有毒物質(zhì)傷害細(xì)胞之前,將毒物“泵”出細(xì)胞外。

利用生物質(zhì)生產(chǎn)液態(tài)生物燃料可減少人們對化石燃料的依賴,減少溫室氣體排放,是一種很有前景的技術(shù)。希倫說:“尋找并分析和SCF1有類似性質(zhì)的微生物,將為生物燃料工業(yè)帶來極大利益。我們的發(fā)現(xiàn)可作為耐離子液微生物基因工程的基礎(chǔ),帶來更高效的生物燃料生產(chǎn)工藝。


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