[发明专利]酿酒酵母基因缺失菌株在清除环境水质中重金属的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种酿酒酵母基因缺失菌株的应用，属于环境治理技术领域。

背景技术

镉是一种有毒的重金属环境污染物。空气中的镉主要来自家庭或工业产生的废气、汽车尾气、金属加工行业、电池或油漆制造业以及废物的处理过程。镉可以从污染源地随着空气传播，污染食物或水质。烟叶本身可以积累较高浓度的镉，因而吸烟是镉污染的重要来源之一。近来的流行病学案例研究进一步证实镉具备致癌性。肺癌、前列腺癌、胰腺癌和肾癌的发生都与长期接触镉有关。随着我国工业的发展，近年来发生了多次大面积的镉污染事件，包括2005年的广东北江镉污染，2009年的湖南浏阳镉污染，2011年的云南曲靖镉污染和2012年的广西龙江镉污染事件。这给我国环境造成了极大的压力。

酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）是重要的发酵工业微生物，且被认定为GRAS（Generally Regarded as Safe）生物，因此被广泛研究用于重金属生物吸附材料。通过功能基因组学手段，我们筛选到酿酒酵母基因组中与镉离子耐受性相关的基因，阐明参与镉主动吸收和代谢的途径及其调控机理，为构建用于镉污染环境治理的高效吸收和去除镉离子的酵母工程菌株奠定基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酿酒酵母缺失菌株，在清除环境水质中镉方面的应用，还公开了一种大规模高效筛选耐受镉基因的方法，并得到了三个对镉离子敏感而且对镉离子吸收能力显著增加的基因缺失菌株，为构建用于镉污染环境治理的高效吸收和去除镉离子的酵母工程菌株奠定基础。

按照本发明提供的技术方案，酿酒酵母基因缺失菌株在清除环境水质中重金属的应用，三株酿酒酵母基因缺失菌株，应用于去除环境水质中的重金属。

所述重金属为重金属镉。

所述三株酿酒酵母基因缺失菌株分别缺失MID1、CYS3和CYS4三个基因；其中MID1基因缺失菌株，其分类命名为Saccharomyces cerevisae，对应缺失的基因序列如SEQ ID NO.1所示，CYS3基因缺失菌株，其分类命名为Saccharomyces cerevisae，对应缺失的基因序列如SEQ ID NO.2所示，CYS4基因缺失菌株，其分类命名为Saccharomyces cerevisae，对应缺失的基因序列如SEQ ID NO.3所示。

从美国Invitrogen Inc公司购买同源的以BY4743为母菌株的4600个单基因缺失菌株出发，进行筛选：在添加100mM镉的YPD固体培养基上对菌株进行培养24-48小时，发现mid1、cys3、cys4三株菌株对镉敏感。进而对它们吸收镉能力进行测定，发现这三株菌株对镉的吸收能力提高。

本发明的有益效果：本发明提供的三个缺失菌株可以应用于摇瓶和发酵罐里，用于水质中镉的高效吸收和去除镉离子的环境工程。这种筛选过程规模大，效率高，筛选结果切实获得了镉的吸收能力增加的菌株。

附图说明

图1 实施例2中各基因缺失菌株和野生型酿酒酵母菌株细胞内镉离子含量测定图。A：野生型菌株BY4743、did4、gcn4和MID1基因缺失菌株；B：野生型菌株BY4743、CYS3和CYS4基因缺失菌株。

具体实施方式

实施例1  菌株的筛选

a、初步筛选。用已灭菌的384针接菌器将酿酒酵母缺失株文库（从美国Invitrogen Inc公司购买）中的菌株影印到YPD+100 mM CdCl₂的培养基上，同时在YPD培养基上影印一次（作为对照）。平板在30℃生化培养箱中培养2-3天后，拍照记录结果。通过与YPD培养基上菌株的生长结果对比，找出YPD+100 mM CdCl₂培养基上有生长缺陷的菌株，既为镉离子敏感候选菌株。

YPD培养基：酵母提取物10g/L，蛋白胨20g/L，葡萄糖20g/L。