Enterobacter sp.CJF-002全基因组测序及其厌氧产细菌纤维素机制研究

由于具有高结晶度、高聚合度、超精细的网络结构、极高的抗张强度等独特的性能，细菌纤维素在食品、医药、石油、化工及生物工程材料等领域有着巨大的应用潜力。然而，目前发现的具有商业化生产价值的菌株均为好氧产纤维素细菌，给纤维素的生产及其在油藏调剖中的应用带来了巨大的挑战。本课题将以在好氧和厌氧条件下均能产生纤维素的菌株CJF-002为研究对象，开展该菌的全基因组破译及分析，纤维素合成基因及途径的鉴定和厌氧条件下利用不同碳源合成纤维素的调控机制研究，阐明菌株CJF-002在厌氧条件下利用不同碳源合成纤维素的代谢途径及调控机制；并期望通过基因敲除构建利用非葡萄糖或由其构成的双糖为碳源不产纤维素的工程菌株，解决利用菌株CJF-002进行油藏深度调剖和菌液难以注入的问题。同时本课题的研究成果及其后续的研究成果将为填补液体深层静止培养生产细菌纤维素的空白奠定基础。

细菌纤维素是由细菌产生的一种胞外多糖，属天然高分子聚合物，由葡萄糖分子以β-1,4-糖苷键连接而成。它作为一种新型生物材料，与植物纤维素相比，具有高化学纯度和高结晶度、超精细的网状结构、较高的弹性模量、很强的持水能力以及较高的生物相容性和生物可降解性等独特性质，在造纸、食品、医药、扬声器材、生物医学工程、石油开采等行业中具有广泛的应用前景。.Enterobacter sp.FY-07是从吉林扶余油田采出液中筛选出的一株兼性厌氧产纤维素菌株。本课题，首先考察了不同氧化还原电位条件下Enterobacter sp.FY-07的纤维素产生能力,结果表明其该菌株在好氧、限氧、严格厌氧的条件下均可代谢生产纤维素，且产物量没有明显变化，说明该菌对氧气含量不敏感。其次，对菌株进行了全基因组测序，通过同源比对预测到Enterobacter sp.FY-07含有四条与细菌纤维素合成相关的途径。在基因组测序及细菌纤维素途径预测的基础上，运用基因敲除、基因回补及功能重建实验确定了Enterobacter sp.FY-07的细菌纤维素合成途径。本课题通过不同氧气条件下的比较转录组分析，阐明了不同氧气条件下Enterobacter sp.FY-07细菌纤维素合成机制的异同。本课题还对不同碳源条件下的转录组进行了比较分析，确定了不同碳源条件下细菌纤维素合成调控机制及工程菌株敲除靶点，成功构建了条件产细菌纤维素基因工程菌株。.此外，由于细菌纤维素结晶度较高限制应用。Enterobacter sp.FY-07因其不同氧气条件下均能合成细菌纤维素的特性，可以进行深层发酵，这为细菌纤维素均匀经济的原位改性提供了理论依据。本课题进行了Enterobacter sp.FY-07合成纤维素的原位改性研究并与葡糖醋杆菌ATCC53582的改性效果进行了对比分析。