[发明专利]一种重组大肠杆菌及产氢应用

说明书

本发明公开了一种重组大肠杆菌及其产氢应用，所述重组大肠杆菌是将SEQ ID NO.1所示的来源于莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）的[FeFe]‑氢酶基因hyd1和SEQ ID NO.2所示的磷酸果糖激酶同工酶Ⅰ基因pfkA转入大肠杆菌DNA染色体上获得的。本发明筛选的产氢重组大肠杆菌能够在胞内高效产氢，并以葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉以及甘油为底物。本发明筛选产氢的重组大肠杆菌株具有不添加IPTG等诱导剂和可克服高浓度葡萄糖干扰的优势，为绿氢制取带来的成本下降及环境友好，具备实应价值，可实现绿色能源“安全、清洁、经济、持续”规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种在染色体上含有[FeFe]-氢酶基因和磷酸果糖激酶同工酶Ⅰ基因的重组大肠杆菌及其产氢的应用，属于微生物制氢技术领域。

背景技术

氢气是一种清洁能源，但传统的氢气是通过煤炭、石油等不可再生的化石能源制备的，除了会造成环境污染以外还消耗了大量的能源。以生物制氢为代表的可再生能源制“绿氢”技术被认为是属于未来的、最为理想的能源解决方案之一。生物制氢是利用生物自身的代谢作用将水、有机废物或生物基质等转化为氢气，其在生产过程中减少了能源消耗并且没有污染，是“绿氢”研究的重要方向。

实现高效、低成本的生物制氢技术开发是氢能源推广应用的关键。大肠杆菌是一种兼性厌氧菌，使用基因工程的手段提高其产氢能力，将其应用于产业化已经越来越受到人们重视。厌氧发酵生物产氢技术与其它产氢技术相比具有反应条件温和、反应器设计简单和产氢效率相对较高等的优点，因此成为当前制氢方法的研究热点。厌氧发酵产氢关键在于目的菌种具有相对较高的产氢效率，然而通过简单的菌种选育无法满足当前需求。利用基因工程手段来改造产氢代谢途径，构建高效的工程菌种已成为提高微生物产氢效率的重要研究方向。

发明内容

发明目的：提供一株在染色体上含有[FeFe]-氢酶基因和磷酸果糖激酶同工酶Ⅰ基因重组大肠杆菌及其产氢的应用，实现高效生物制氢。

技术方案：第一方面，本发明提供一种大肠杆菌，所述重组大肠杆菌是将SEQ IDNO.1所示来源于莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)的[FeFe]-氢酶基因hyd1和SEQ IDNO.2所示的磷酸果糖激酶同工酶Ⅰ基因pfkA转入大肠杆菌DNA染色体上获得的。

进一步地，所述重组大肠杆菌出发菌株为大肠杆菌BL21(DE3)菌株。

进一步地，所述重组大肠杆菌按如下方法构建的：将SEQ ID No.1所示的[FeFe]-氢酶基因hyd1克隆到CRISPR-B质粒上，电转质粒到大肠杆菌感受态细胞中，筛选到阳性克隆后，消除质粒；再将SEQ ID No.2所示的磷酸果糖激酶同工酶Ⅰ基因pfkA克隆到CRISPR-B质粒上，电转质粒到已经敲入hyd1基因的大肠杆菌感受态细胞中，筛选到阳性克隆后，消除质粒，得到重组大肠杆菌。

第二方面，

本发明提供一种所述重组大肠杆菌在生物制氢中的应用，具体所述的应用是将重组大肠杆菌在产氢培养基中厌氧发酵制取氢气。

进一步地，所述的产氢培养基包括以下组分及重量份含量：胰蛋白胨0.8-2.6份、酵母提取物0.5-2.0份、氯化钠0.2-1.5份和碳源1.5-5.0份。

进一步地，所述的产氢培养基中碳源包括但不限于葡萄糖、蔗糖、淀粉、甘油等以及葡萄糖、蔗糖、淀粉、甘油等混合碳源。

进一步地，所述的产氢培养基中无需添加镍、钴、锰、铜、铝等微量金属离子及亚硒酸钠和硼酸。

进一步地，所述重组大肠杆菌的厌氧发酵温度为20-40℃、pH值5-7.5，无需添加IPTG等诱导剂。

附图说明