[发明专利]木质素降解相关的基因及应用

说明书

本发明公开了菌株Erwinia sp.QL‑Z3中与木质素降解相关的基因：EDYP_48、ELAC_205、EGSS_410、EDIO_858、EOXI_996、EGRE_1016、ESOD_1236、EOXI_1594、EGLY_3182、EMON_3330、ECAT_3467、EMCAT_3587、ECAT_4287。这些基因受培养基中碳源木质素的诱导调控。敲除EDYP_48、ELAC_205、EDIO_858、EOXI_996、ESOD_1236、EMON_3330、EMCAT_3587基因的突变株对木质素降解率均显著降低，木质素降解相关酶的活性亦显著降低。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，涉及微生物降解木质素的机理，具体涉及木质素降解相关的基因及应用。

背景技术

木质素是一类由苯丙烷类衍生物组成的高分子聚合物，存在于植物体内的木质部，是自然界中储量最丰富的芳香族化合物。木质素通过不同类型共价键、氢键与半纤维素、纤维素紧密包裹，组成网状结构的同时形成天然抗降解屏障，从而也成为纤维素水解的阻碍者。

秸秆废弃物中含有大量的木质素。我国是农业大国，农作物秸秆每年产量约8亿吨，但有将近60％以上的秸秆未被有效利用，田间焚烧和随意丢弃的现象依旧存在，造成了严重的环境污染和资源浪费。木质素也存在于生物炼油厂与制浆和造纸工业的废水中。据报道，每年仅制浆工业就生产5000万吨木质素，造纸工业中也只有大约2％的木质素用于商业用途，其余的直接排放或者焚烧。不仅使木质素资源没有得到充分利用，也给自然环境带来严重的污染。因此，如何通过生物技术将污水及废弃秸秆中的木质素加速降解，并转化为能源、化工成品等，不仅有助于治理木质素污染，也能在生物质能源的综合利用中发挥价值。

研究发现自然界中存在很多能够降解木质素的微生物，在过去的几十年的研究主要集中在真菌对木质素的降解研究，其中以白腐真菌最为典型。细菌相对于真菌，有生长快、易于大规模应用的特点，也能更适应强酸、强碱、高温等极端环境，所以被越来越多的研究者们所关注。

木质素结构复杂，自然条件下降解效率低，微生物不仅降解效率高，成本低廉，也可以充分利用自然资源，保护生态环境，从而有利于可持续发展。但是，目前关于木质素降解各方面的研究仍存在细菌降解木质素效率过低、代谢途径及关键酶的调控机制未完全明确等问题。生物酶降解法因其绿色而高效的过程受到关注和重视，但99％的微生物不可实验室培养，因此传统培养单菌再分离纯化目标酶的方法挖掘的酶的种类十分有限。通过对木质素降解细菌的功能基因的筛选和验证，有利于制备/筛选高效降解木质素菌剂和筛选出新的木质素降解酶。

发明内容

本发明的目的在于探究木质素降解细菌对木质素代谢途径及关键酶的调控机制，为制备/筛选高效降解木质素菌剂和筛选出新的木质素降解酶提供一种高效的技术手段。

基于上述目的，本发明提供了木质素降解相关的基因及应用来满足本领域内的这种需要。本发明以菌株Erwinia sp.QL-Z3为研究对象，所述Erwinia sp.QL-Z3菌株16SrRNA基因GenBank登录号为MH828331，全基因组测序GenBank登录号为CP037950。

一方面，本发明提供了菌株Erwinia sp.QL-Z3中与木质素降解相关的基因，所述基因包括，

EDYP_48，所述EDYP_48的核酸序列如SEQ ID No.1所示；

ELAC_205，所述ELAC_205的核酸序列如SEQ ID No.2所示；

EGSS_410，所述EDYP_410的核酸序列如SEQ ID No.3所示；

EDIO_858，所述EDIO_858的核酸序列如SEQ ID No.4所示；

EOXI_996，所述EOXI_996的核酸序列如SEQ ID No.5所示；