1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文献综述

1.1发酵概述

发酵是一种生物氧化方式：在没有外源最终电子受体的条件下，化能异养型微生物细胞对能源有机化合物的氧化^[1]与内源的（已经经过该细胞代谢的）有机化合物的还原相耦合，一般并不发生经包含细胞色素等的电子传递链上的电子传递和电子传递磷酸化，而是通过底物（激酶的底物）水平磷酸化来获得代谢能atp；能源有机化合物释放的电子的一级电子载体nad^[2]，以nadh的形式直接将电子交给内源的有机电子受体而再生成nad，同时将后者还原成发酵产物。细胞中的nad是有限的^[3]，如果作为一级电子载体的辅酶nad不能得到再生，就不能被回用，有效的电子载体就会愈来愈少^[4]，脱氢反应就不能持续进行下去了。因此辅酶nad的再生是发酵进行下去的必要条件^[5]。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.本课题要研究或解决的问题和研究手段（途径）：

2.1本课题的主要研究的内容

粪味梭菌（clostridium scatologenes atcc 25775）是一株产乙酸菌。自1927年被分离出来，直至2000年才被证实能进行合成气（co、co₂/h₂）发酵产乙酸、丁酸和乙醇。目前关于该菌合成气发酵的研究报道较少。为了发掘粪味梭菌合成气发酵潜能，首先我们对其进行全基因组测序，从基因组水平了解粪味梭菌的遗传背景、代谢途径、能量代谢，本研究主要利用illumina hiseq 2000和roche 454 flx 测序平台，对粪味梭菌进行全基因组序列的测定。通过blast比对参考序列，多重pcr对基因组缺口进行gap closing，获得基因组完成图。通过生物信息学手段解析其基因组结构，了解底物利用、产物代谢、能量转换等信息。申请biosample和bioproject号，利用sequin软件将基因组序列上传美国国立生物技术信息中心（national center for biotechnology information, ncbi）数据库，获得登录号(accession number) cp009933。同时本课题研究粪味梭菌在果糖和co₂做碳源条件下的生长状况和产物（乙酸、乙醇、丁酸和丁醇）情况，探索该菌利用合成气生产大宗化学品和生物燃料的可能性。接着，通过基于工程技术，选用杨氏梭菌（clostridium ljungdahl dsm 13528）为宿主，建构利用合成气发酵产丁醇的重组杨氏梭菌。该菌在co₂/h₂条件下的天然产物主要是乙酸和乙醇。主要步骤是克隆粪味梭菌乙酰辅酶a至丁酰辅酶a途径6个关键基因，连接梭菌表达载体pimp1,构建表达载体pimp1-thl_hbd_crt_bcd_etfa_etfb,电转化杨氏梭菌，构建产丁醇杨氏工程菌，考察杨氏梭菌利用合成气生产丁醇的能力。实现对产乙酸菌的分子改造，使其拥有产非天然代谢产物的能力。