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获得能够高效利用五碳糖的菌株是纤维素乙醇发展中的主要难题之一。本文从耐热型马克斯克鲁维酵母出发,研究了多株马克斯克鲁维酵母的戊糖发酵性能。分析影响戊糖发酵的主要原因,并对其进行基因改造,以期得到发酵性能提高的菌株。首先,分别采用低浓度木糖、阿拉伯糖为唯一碳源,比较了六株马克斯克鲁维酵母在30℃和40℃条件下的发酵性能,选择发酵差异最为显著的K.m 9009、K.m 1911、K.m1727作为进一步研究对象,比较了三株菌在较高浓度下的戊糖发酵性能。结果显示,在木糖发酵方面,30℃和40℃发酵温度下,发酵木糖最快的菌株均为K.m 1727,发酵5 d可消耗32.94 g/L和34.67 g/L木糖,分别产生9.22 g/L和19.25 g/L木糖醇,基本无乙醇积累;而木糖发酵最慢的为K.m1911,发酵6 d消耗29.29 g/L和15.81 g/L木糖,分别产生0.95 g/L和0.25 g/L的木糖醇和2.68 g/L和0.92 g/L的乙醇。在阿拉伯糖发酵方面,三株菌也表现出了显著的差异。30℃条件下,耗糖最快的为K.m 9009,发酵7 d消耗30.70g/L阿拉伯糖,产生13.85 g/L阿拉伯糖醇;而40℃条件下,耗糖最快的为K.m 1727,发酵6 d消耗33.54 g/L阿拉伯糖并产生25.86 g/L阿拉伯糖醇。而耗糖最慢的均为K.m1911,分别消耗7.17 g/L和23.55 g/L阿拉伯糖,产生6.06 g/L和17.96 g/L阿拉伯糖醇。其次,在基因水平、转录水平和胞内代谢物水平上对三株菌发酵性能差异的原因进行了分析。基因水平上,采用PCR方法获得三个菌株的木糖和阿拉伯糖代谢途径中的五种关键酶基因(XR、XDH、XK和AR、LAD)序列,并利用Clustalx 2.1进行了序列比对。结果显示三株菌的关键酶氨基酸编码序列与文献中报道的一株克鲁维酵母的序列相似性达98%以上,且差异位点均不在酶的已知作用位点处,因此,不同克鲁维酵母的戊糖发酵性能差异不是由其关键酶的基因水平决定。转录水平上,通过Real-time实验,对木糖发酵差异最为明显的K.m 1727和K.m 1911中木糖代谢途径中四个关键酶(XR、XDH、XK和ADH)的基因表达量进行了测定,结果显示对于耐热菌株K.m 1727,XDH和XK基因表达量低是导致其木糖代谢过程中,木糖醇积累、乙醇产量低的主要原因。胞内代谢物水平上,对K.m 1727和K.m 1911木糖发酵周期内的13种胞内代谢物进行了测定比较,发现K.m 1727的木糖代谢主要停留在木糖转化为木糖醇的步骤。最后,以K.m 1727-5为出发菌株,对其木糖代谢途径中的XDH和XK基因分别进行过表达,发现XDH基因过表达菌株的发酵性能明显高于出发菌株,而XK基因过表达菌株与出发菌株相比没有太大差异。