[发明专利]可用于甘油葡萄糖苷生产的蓝细菌菌株及其应用

说明书

本发明涉及微生物合成高附加值化学品领域。具体而言是提供了一种生产甘油葡萄糖苷的蓝细菌菌株及其应用。菌株为蓝细菌(Cyanobacterium aponinum)1B1，已于2017‑3‑2保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(China General Microbiological Culture Collection Center，CGMCC)，保藏编号为CGMCC No.13785。本发明所筛选的藻株分离自山西运城盐湖自然生态环境，与模式蓝细菌集胞藻PCC6803相比具有更强的GG合成能力和环境适应能力；该藻株在盐胁迫时合成的相容性物质只有甘油葡萄糖苷这一种，有利于产物的分离。因此很适合作为甘油葡萄糖苷的生产菌株，并将其应用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及微生物合成高附加值化学品领域。具体而言是提供了一种生产甘油葡萄糖苷的蓝细菌菌株及其应用。

背景技术

蓝藻(蓝细菌)是一种能进行植物型放氧光合作用的原核微生物，是海洋生态系统的重要初级生产者(Hernandez-Prieto,Semeniuk et al.2014)。与高等植物相比，蓝细菌具有生长速度快、光合效率高、容易进行遗传改造等优势(Zhou and Li 2010)。另外，水生的蓝细菌可以用放置在不适宜耕种土地甚至漂浮在海洋中的培养器中进行培养。基于这些优势，蓝细菌已经在生产生物燃料、生物基化学品及糖类物质方面展现了其巨大的潜力，具有广泛的应用前景(Gupta,Ratha et al.2013,Angermayr,Rovira et al.2015,Hays andDucat 2015,Sarkar and Shimizu 2015)。

从2009年起通过基因工程改造蓝细菌生产生物燃料和一些重要的化学品已经成为研究热点(Angermayr,Hellingwerf et al.2009)。通过基因工程改造，蓝细菌已经能够合成氢气、乙烯、异戊二烯、乙醇、丁醇、丙酮、异丁醛、异丁醇、2,3-丁二醇、2-甲基-1-丁醇、1,2-丙二醇、脂肪酸、脂肪醇、脂肪烃、蔗糖、乳酸和3-羟基丁酸等多种重要的生物燃料和化学品(Quintana,Van der Kooy et al.2011)。虽然相关研究已经取得了一定进展，展现了蓝细菌生物合成的巨大潜力，然而当前仍然没有能够商业化应用的项目。主要原因一方面是蓝细菌生产的各种产物产量较低，生产成本较高，没有经济可行性；另一方面蓝细菌规模化培养技术仍有待突破(Amy T.Ma 2014)。这限制了基因工程蓝细菌合成生物燃料和化学品相关产业的发展。在这种情况下，尝试建立蓝细菌生产高附加值化学品的技术路线，有利于打通从实验室菌株到规模化应用之间的技术障碍，推动光合蓝细菌生物制造的产业化应用。

甘油葡萄糖苷(GG)是一类由甘油和葡萄糖通过糖苷键结合形成的物质。它具有保湿功能，能消除洁面后皮肤的紧绷感，可作为化妆品添加剂使用；同时它也是一种大分子稳定剂，能抑制细菌真菌生长，可用于蛋白药物等的长期保存；此外，在一些日本传统发酵食品(如清酒、味增)中也发现含有活性成分的GG，具有降血糖、减肥、治疗过敏性呼吸系统疾病等功能，可以用作保健品。在盐胁迫条件下，许多蓝细菌会在胞内合成相应的相容性物质，以抵抗外界的逆环境，维持胞内外渗透压平衡。根据耐盐能力和合成相容性物质的种类，这些蓝细菌可以分为三类：一类是耐盐能力较低的蓝细菌，它们合成的相容性物质主要是蔗糖和海藻糖；另一类是耐盐能力中等的蓝细菌，这类蓝细菌合成的相容性物质主要是甘油葡萄糖苷；最后一类是耐盐能力很高的蓝细菌，这类蓝细菌合成的相容性物质主要是甜菜碱及其衍生物(FRIEDERIKE ENGELBRECHT 1999)。因此，研究蓝细菌的GG合成并将其应用于工业化生产具有重要的经济价值。