[发明专利]一种能提高酵母含油量的植物脂酰辅酶A合成酶基因及其应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程领域。具体的说，是涉及一种提高酵母含油量的基因，采用分子生 物学方法，从油菜中分离克隆脂酰辅酶A合成酶基因(PXT143)；通过在酵母过量表达及其在 不同含油量油菜品种中表达谱的分析，证明PXT143具有显著提酵母含油量的功能，并且显 示在提高油料作物含油量方面起着重要的作用。本发明还涉及含有该基因的载体和涉及利用 该基因提高酵母在工业生产中的应用。

背景技术

我国年消耗食用植物油2000万吨，进口1000万吨，已是世界上最大的油料进口国；年消 耗石油近4亿吨，进口1.19亿吨(中华人民共和国中央人民政府门户网站， http://www.gov.cn)，石油为不可再生资源，全球的石油资源正日渐枯竭！目前，世界各国正 在寻找清洁、环保和可再生的新能源，其中生物能源首当其冲。美国生物能源目前占整个能 源消耗的5％，超过了水利发电的比例。美国能源部和农业部2005年提出研究报告，拟通过 增加农作物产量和森林产量，在2030年以前达到年产100亿吨生物质用作生物能源，解决本 国5％的电力供应、20％的交通燃油和25％的化工原料(http://www.eere.energy.gov/biomass/publications.html)。根据2001年欧盟的提议，到2020年，欧洲生物燃料替代矿物燃料的 比例要达到20％。我国制定了以可再生能源代替化石能源的中长期能源发展战略，其中生物 能源是今后重点发展方向之一。

目前，无论是食品油脂还是生物柴油原料油脂，其主要来源现在仍然是植物以及动物脂 肪，这已经不能完全满足人们的食用和生活中各种油脂的需求。开辟微生物油脂这一新的油 脂资源的开发和研究，不仅会丰富传统的油脂工业技术，而且也将是工业化生产油脂的一个 重要途径。

微生物油脂(microbial oils)又称单细胞油脂(SCO：single cell oil)，是由酵母和藻类 等微生物在一定的条件下，利用碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂作为碳源，在菌体内产 生的大量油脂。利用微生物生产油脂，与传统的油脂生产工艺相比除具有油脂含量高外，还 有许多优点，如微生物细胞增殖快，生产周期短；生长所需的原料丰富，价格便宜，如淀粉、 糖类、特别是食品工业和造纸行业的废弃物都可以加以利用，从而保护了环境；用微生物方 法生产油脂，比农业生产油脂所需的劳动力少，同时不受季节、气候变化的限制；能连续大 规模生产，生产成本低；并且可以利用细胞融合、细胞诱变等高科技方法，使微生物生产出 比动、植物油脂更符合人们需要的高营养油脂或某些特定脂肪酸的油脂。

目前，微生物油脂已成为获取高附加值脂肪酸(Certic and Shimizu，1999)，如λ-亚 麻酸(GLA)(Somashekar et al，2002)、花生四烯酸(ARA)(朱法科等，1999)、二十碳五 烯酸(EPA)(Bajpai et al，1991)、二十二碳六烯酸(DHA)(Singh and Ward，1997)等的 重要原料，而且，由于某些微生物油脂在脂肪酸组成上同植物油，如菜籽油、棕榈油、大豆油 等相似，富含饱和和低度不饱和的长链脂肪酸，是生产生物柴油(Bio-diesel)的潜在原料。

尽管现在对产油微生物TAG生物合成和代谢调控机制的研究已取得了重要进展，但国内 尚未见成功地通过基因调控手段增加细胞内油脂贮存含量的例子。因此，微生物产油脂领域 具有广阔的研究发展空间。

中国有十多种油料作物，世界上有数十种油料作物，油料植物种子和酵母在油脂合成上 有着相似的代谢途径，充分发掘和利用在植物中广泛存在的含油量相关基因，来应用于微生 物和油料作物油脂含量的提高。以基因工程技术为代表的现代分子生物学的最新研究在产油 微生物中的应用可以进一步提高油脂含量，降低产脂微生物培养成本，这对加快微生物油脂 产业化有巨大的促进作用。