基于体外基因重排和等离子诱变构建高产虾青素酿酒酵母

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1、基于体外基因重排和等离子诱变构建高产虾青素酿酒酵母Theconstructionofastaxanthinhigh-producingSaccharomycescerevisiaebasedoninvitrogenerearrangementandplasmamutant学科专业：生物化工作者姓名：谷晓丽指导教师：李春教授天津大学化工学院二零一七年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津

2、大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要虾青素具有很

3、强的抗氧化活性，其抗氧化能力是维生素E的100倍，广泛应用于营养保健品、化妆品、食品和水产养殖业。因化学合成的安全性问题和提取的成本问题，生物合成虾青素具有广泛的应用前景。本研究以提高酿酒酵母虾青素产量为目标，主要做了以下工作：（1）探讨了β-胡萝卜素酮化酶和羟化酶的底物偏好性，结果表明短波单胞菌来源的β-胡萝卜素酮化酶（BDC263CrtW）更偏向于以β-胡萝卜素为底物，水生副球菌来源的β-胡萝卜素羟化酶（AaCrtZ）更偏向于以角黄素为底物。（2）基于不同来源的酮化酶（CrtW）和羟化酶（CrtZ）的催化效率和适配性的差异，本

4、研究利用体外基因重排方法将7种来源的CrtW和7种来源的CrtZ随机组合适配，筛选到一株虾青素高产菌SyBE_Sc211S06，其虾青素产量是对照菌株的1.8倍（从1.4mg/gDCW到2.5mg/gDCW）。（3）通过常压室温等离子体诱变（ARTP），筛选到一株生长状态良好、遗传稳定的高产虾青素突变株SyBE_Sc2110M3，虾青素产量是出发菌株的1.6倍。同时，获得一株中间产物番茄红素积累量提高20倍的突变株SyBE_Sc2110M1。全基因组重测序结果发现SyBE_Sc2110M1、SyBE_Sc2110M3的第12号和1

5、3号染色体均发生了200kb的大片段重复，并对重复片段的基因进行分析，发现ERG13、HMG1、GRC3与虾青素生物合成相关。然后对SNP/InDel变异分析，推测引起两株菌虾青素产量差异的基因可能是ASG1、YBR012W-B、YLR410W-B。关键词：虾青素，底物偏好性，基因重排，常压室温等离子体诱变，全基因组重测序IABSTRACTAstaxanthinhasstrongantioxidantability,anditsantioxidantcapacityis100timesthanvitaminE.Itiswidely

6、usedinfieldsincludingnutritionandhealthcareproducts,cosmetics,foodandaquaculture.Duetothesafetyproblemsofchemicalsynthesisandthecostofextraction,biosyntheticastaxanthinhasawideapplicationprospect.ToimprovetheproductionofastaxanthininSaccharomycescerevisiae，thefollowin

7、gworkshavedoneinthisstudy:(1)Thisstudyfocusesoninvestigatingthesubstratepreferenceofβ-caroteneketoenzymeandhydroxylase.Theresultsshowedthatβ-caroteneketoenzymefromBrevundimonasvesicularisDC263(BDC263CrtW)preferedtoβ-caroteneasasubstrateandβ-carotenehydroxylasefromAgro

8、bacteriumaurantiacum(AaCrtZ)preferedtocanthaxanthinasasubstrate.(2)Basedonthedifferencesincatalyticefficiencyandadaptability