[发明专利]一种合成与分泌高效电子传递载体吩嗪-1-羧酸的重组希瓦氏菌株构建方法及用途

说明书

本发明公开了一种高效合成与分泌电子传递载体的重组希瓦氏菌株构建方法及用途，涉及生物能源技术领域。一种高效合成与分泌电子传递载体的重组希瓦氏菌株的构建方法，包括如下步骤：PCR获得假单胞菌的外膜孔蛋白基因oprf和吩嗪‑1‑羧酸(PCA)生物合成基因簇phzABCDEFG并将基因序列优化，选择适宜的启动子、RBS序列与质粒表达载体，在希瓦氏菌中异源表达得到高效合成与分泌电子传递载体的重组希瓦氏菌株SP1。本发明构建的一种高效合成与分泌电子传递载体的重组希瓦氏菌株SP1为双质粒异源表达菌株，该菌株能够在胞内合成电子传递载体PCA，外膜孔蛋白的表达提高了细胞膜的通透性，促进了PCA的外排，进而增强胞外电子传递速率，提高微生物燃料电池的功率密度。

技术领域

本发明属于生物能源技术领域，具体涉及一种高效合成与分泌电子传递载体的重组希瓦氏菌株构建方法及用途。

背景技术

能源短缺和环境污染是现今面临的日益严峻的问题。科学家们不断寻找新的技术解决方案，其中微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)就是其中之一用来产生可替代能源和环境废物治理新装置，并且其重要性现今日益显现。

MFC是利用产电微生物作为阳极催化剂将有机物中的化学能转化为电能的装置。微生物产电能力相差很大，产电微生物决定着MFC的功能及应用，希瓦氏菌(Shewanellaoneidensis)属是目前发现的广泛用于MFC中产电的微生物之一，其代谢路径和胞外电子传递路径研究的比较明确。Shewanella oneidensis MR-1(简称希瓦氏菌MR-1)是希瓦氏菌属中在基因组序列注释和遗传特性方面研究最广泛的菌株。希瓦氏菌MR-1已经被证实，能够利用核黄素等黄素类化合物、吩嗪-1-羧酸等吩嗪类化合物以及腐殖酸等富含蒽醌类物质作为电子传递载体，介导其胞外电子传递。然而，野生希瓦氏菌电子传递载体合成能力有限，并且细胞通透性差，胞内合成的电子传递载体无法快速传递至胞外，因此严重限制了其胞外电子传递速率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电子传递载体吩嗪-1-羧酸高效合成与分泌的希瓦氏菌株。

本发明的第二个目的是提供一种高效合成与分泌电子传递载体的重组希瓦氏菌株的构建方法。

本发明的第三个目的是提供一种高效合成与分泌电子传递载体的重组希瓦氏菌株在产电中的作用。

本发明的第四个目的是提供一种高效合成与分泌电子传递载体的重组希瓦氏菌株在促进细胞膜通透性上的应用。

本发明的第五个目的是提供一种高效合成与分泌电子传递载体的重组希瓦氏菌株在电子载体吩嗪-1-羧酸合成上的应用。

方案概括如下：

一种高效合成与分泌电子传递载体的重组希瓦氏菌株的构建方法，包括如下步骤：从Pseudomonas aeruginosa PAO1的基因组上PCR获得假单胞菌的外膜孔蛋白基因oprf和控制分泌吩嗪-1-羧酸(PCA)分泌的基因簇phzABCDEFG，在希瓦氏菌中同时异源表达得到高效电子生成与传递的重组希瓦氏菌株SP1。