[发明专利]一种高效诱导里氏木霉产酶的水稻纤维素纳米纤维及其应用

说明书

本发明公开了一种高效诱导里氏木霉产酶的水稻纤维素纳米纤维及其应用，属于里氏木霉诱导产酶技术领域，该水稻纤维素纳米纤维由水稻基因编辑突变体cesa9茎秆处理制得，该ceas9突变体的OsCESA9蛋白第977‑979位氨基酸NNG突变为S，第1043‑1055位氨基酸ARGPDVRQCGINC突变为VQGP，cesa9茎秆纤维素聚合度降低、结晶度降低、纤维素微纤丝和纤维素纳米晶长度降低、纤维素纳米晶直径降低；以该水稻纤维素纳米纤维为底物诱导里氏木霉分泌的纤维素酶具有高蛋白浓度和酶活力；该水稻纤维素纳米纤维诱导里氏木霉产酶酶系丰富，对多种生物质均有较高的酶解效率。

技术领域

本发明涉及里氏木霉诱导产酶领域，特别是涉及一种高效诱导里氏木霉产酶的水稻纤维素纳米纤维及其应用。

背景技术

纤维素酶是降解纤维素并最终生成葡萄糖的一类蛋白酶，在生物质能源开发中起着重要作用。目前商用纤维素酶主要通过诱导里氏木霉分泌获得，其中诱导物的种类和特征很大程度影响着纤维素酶的产量和活性。诱导里氏木霉产酶的碳源包括可溶性碳源和不可溶性碳源两种，其中可溶性碳源主要包括纤维二糖、山梨醇、乳糖和槐糖等，这些试剂通常较昂贵，难以在大规模生产中投入使用。不溶性碳源主要包括纤维素和含纤维素的生物质材料，具有来源广泛、价格低廉的优势。然而，由于植物纤维素的结晶度和聚合度较高，难以分解成可被里氏木霉利用的寡糖或单糖，因此诱导产酶效果不佳。因此，开发高效诱导里氏木霉产酶的纤维素材料对纤维素酶的高效生产和生物质能源的高效开发有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效诱导里氏木霉产酶的水稻纤维素纳米纤维及其应用，以解决上述现有技术存在的问题，本发明通过基因编辑水稻次生细胞壁纤维素合酶基因OsCESA9，降低水稻秸秆纤维素的结晶度、聚合度等特征，使其纤维素纳米纤维更容易被里氏木霉利用，从而达到更好的诱导产酶效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种水稻次生细胞壁纤维素合酶突变蛋白，所述水稻次生细胞壁纤维素合酶突变蛋白是氨基酸序列为SEQ ID No.1的水稻次生细胞壁纤维素合酶第977-979位氨基酸NNG突变为S，第1043-1055位氨基酸ARGPDVRQCGINC突变为VQGP。

进一步地，所述水稻次生细胞壁纤维素合酶突变蛋白中的氨基酸序列为SEQ IDNo.3。

本发明还提供一种基因，编码上述的水稻次生细胞壁纤维素合酶突变蛋白。

进一步地，所述基因是核苷酸序列为SEQ ID No.2的OsCESA9基因CDS序列第2930位碱基处缺失6bp碱基，第3128位碱基处插入1bp碱基，其中，缺失的6bp碱基为ACAACG，插入的1bp碱基为T；所述OsCESA9基因的基因编辑靶位点位于OsCESA9基因3’端，两个靶位点序列分别为：

target 1：CCATCAACAACGGCTCCGAGGCG；

target 2：TCCCTTCACCATCAAGGCCAGGG。

进一步地，所述基因的核苷酸序列为SEQ ID No.4。

本发明还提供一种基因编辑重组质粒，含有上述基因编辑靶位点序列。

本发明还提供一种重组工程菌株，含有上述的基因编辑重组质粒。

本发明还提供一种上述的水稻次生细胞壁纤维素合酶突变蛋白、上述的重组工程菌株的应用，用于水稻生产水稻纤维素纳米纤维或水稻纤维素纳米晶。

本发明还提供一种水稻纤维素纳米纤维或水稻纤维纳米晶，由水稻秸秆处理制得，所述水稻为上述的水稻次生细胞壁纤维素合酶突变蛋白，或所述水稻经过上述的重组工程菌株侵染获得。