[发明专利]酿酒酵母菌株、发酵菌株及其构建方法和生物乙醇生产方法

说明书

本申请涉及基因工程技术领域，具体而言，涉及一种酿酒酵母菌株、发酵菌株及其构建方法和生物乙醇生产方法。酿酒酵母菌株的命名为CE10，酿酒酵母菌株的保藏编号为CGMCC NO.24860。本申请提供的CE10酿酒酵母菌株相比于野生型的酿酒酵母，可以有效利用木糖进行代谢，进而提高生物乙醇的产量；也可以提高对乙酸等酸类抑制剂的耐受性，进而进一步提高生物乙醇的产量。

技术领域

本申请涉及基因工程技术领域，具体而言，涉及一种酿酒酵母菌株、发酵菌株及其构建方法和生物乙醇生产方法。

背景技术

生物乙醇以可再生生物质为原料，经过一系列生物转化加工过程得到，是可再生生物燃料的重要来源。与汽油相比，生物乙醇具有较高的辛烷值、较高的压缩比和较短的时间燃烧，可以有效降低发动机的爆震率；同时生物乙醇具有较高的蒸发焓、层流火焰速度和汽化热；此外，生物乙醇中氧含量高，有利于提高燃烧效率，并且硫含量低，有利于降低二氧化硫等空气污染物的排放。

目前，生物乙醇主要从富含木质纤维素的原料中获得，比如农作物残留物(农作物秸秆、甘蔗渣或玉米芯等)、能源作物(芒草或柳枝稷等多年生草本植物等)、水生植物(水葫芦等)、森林材料和城市固体生物质等，储量丰富、可再生且价格相对便宜。

木质纤维素生物质生产乙醇要经过预处理、水解、发酵和蒸馏四个步骤。其中，预处理过程是为了使木质素和半纤维素从木质纤维素基质中脱除，降低纤维素的结晶度，增加生物质的孔隙率和表面积，是将生物质原料转化为可发酵糖和生物燃料的关键步骤。发酵是利用酿酒酵母等微生物将木质纤维素水解液中的可溶性糖转化为生物乙醇的过程。木质纤维素水解液中富含葡萄糖、木糖和乙酸，木糖作为木质纤维素水解液中的第二大糖类，实现对木糖的高效快速转化是利用木质纤维素生物质生产生物乙醇的经济手段。

但是，木质纤维素生物质在预处理过程中会形成乙酸等酸类抑制剂，会影响野生型的酿酒酵母在后续发酵时的速率和产量，且野生型的酿酒酵母只能利用葡萄糖进行代谢，不能利用木糖进行代谢，进而使得野生型的酿酒酵母生产的生物乙醇产量较少，不利于进行大规模生产生物乙醇。

发明内容

本申请的目的在于提供一种酿酒酵母菌株、发酵菌株及其构建方法和生物乙醇生产方法，其旨在改善野生型的酿酒酵母菌株的木糖利用效率低和生物乙醇产量较少的技术问题。

第一方面，本申请提供一种酿酒酵母菌株，酿酒酵母菌株的命名为CE10，酿酒酵母菌株的保藏编号为CGMCC NO.24860。

生物材料：CE10，分类命名：酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae，于2022年05月09日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏编号为CGMCC NO.24860。

本申请提供的CE10酿酒酵母菌株相比于野生型的酿酒酵母，可以有效利用木糖进行代谢，提高生物乙醇的产量；也可以提高菌株对乙酸等酸类抑制剂的耐受性，进而进一步提高生物乙醇的产量。

第二方面，本申请提供一种发酵菌株的构建方法，包括将目的基因整合至上述第一方面提供的酿酒酵母菌株的基因组中。目的基因选自MSN2、TIPI、YRB1或SPII。其中，MSN2的序列如SEQ ID NO.1 所示，TIPI的序列如SEQ ID NO.2所示，YRB1的序列如SEQ ID NO.3所示，SPII的序列如SEQ ID NO.4所示。

将目的基因MSN2、TIP1、YRB1或SPI1分别整合至CE10酿酒酵母菌株的基因组中以构建发酵菌株，构建出的发酵菌株相比于野生型的酿酒酵母可以有效利用木糖进行代谢，且相比于CE10酿酒酵母菌株，可以进一步有效提高菌株对木糖的利用效率以及菌株对乙酸等酸类抑制剂的耐受性，进而进一步提高生物乙醇的产量。