一种工程藻及其构建方法和应用与流程

本发明涉及藻类基因工程改造，具体涉及一种工程藻及其构建方法和应用。

背景技术：

1、随着社会对可持续发展的迫切需求，以微生物发酵技术为核心的生物制造体系成为当前解决传统石化资源依赖带来的环境和资源压力的重要途径。在这一新型生产方式过程中，糖类物质作为基础原料发挥着关键作用，但其获取方式面临多重挑战，存在着“与人争粮”、“与粮争地”以及酶水解糖化高成本等问题。因此，有必要开发高效糖类合成技术，拓宽糖类供应的来源，建立可持续、低成本、不受区域限制的原料糖制备新途径，这对于推动生物炼制技术体系产业化进程至关重要，也能为未来社会应对资源和环境问题的双重挑战提供创新解决方案。

2、蓝细菌是一类进行产氧光合作用的原核微生物，可利用光能和二氧化碳自养生长。相较于真核藻类和高等植物，蓝细菌具有结构简单、生长快、营养需求低和易于遗传操作的特点。蓝细菌基于光合作用固定的有机碳，除了直接用于细胞生长和代谢维持外，很大一部分会通过碳汇机制在胞内储存。这种策略确保在胁迫或饥饿条件下，蓝细菌能够获取足够的物质和能量，以维持正常的代谢和生存。糖类物质是蓝细菌在碳固定过程中最具代表性、最重要的天然碳汇物质，也是重要的碳水化合物形式。利用蓝细菌合成并分泌糖类物质，相较于涉及到复杂的植物生物质糖化过程的传统糖原料制备技术，无需高能耗和高成本的原料预处理过程，可直接将二氧化碳和光能转化为组成简单明确的糖类分子，在工艺和成本上更具有竞争优势，是一条极具潜力的糖原料制备途径。

3、在天然蓝细菌中，蔗糖是广泛研究的、也是最具代表性的糖类代谢产物，其主要功能是作为一种相容性溶质来抵御盐胁迫引起的渗透压失衡。当蓝细菌细胞内积累的蔗糖浓度能够重新平衡胞内外渗透压时，蔗糖的合成过程就会进入动态平衡状态，胞内不再继续积累蔗糖。这种天然的蔗糖代谢调控模式限制了蓝细菌蔗糖外泌量的进一步提升，需要对蓝细菌进行代谢工程改造，才能实现蔗糖从胞内向胞外的分泌，从而大幅度提高蓝细菌的蔗糖外泌量。目前国内外已有研究报道了在蓝细菌中利用异丙基-β-d-硫代半乳糖苷诱导蔗糖透性酶的表达。这种方式需要添加诱导剂，诱导剂价格昂贵，不适合长期大规模工业化生成，并且诱导剂也会对宿主菌的生长代谢造成一定影响。

技术实现思路

1、本发明提供一种工程藻及其构建方法和应用，旨在解决需要添加诱导剂来实现蔗糖外泌量增加的技术问题。

2、根据本申请的第一方面，一种实施例中提供一种工程藻，由含有蔗糖透性酶基因cscb和强组成型启动子的重组表达载体转入出发藻株获得。

3、需要说明的是，强组成型启动子在不需要诱导剂的情况下，可启动目标基因表达，通过将含有蔗糖透性酶基因cscb和强组成型启动子的重组表达载体转入出发藻株获得工程藻，强组成型启动子可启动蔗糖透性酶基因cscb高效表达，从而可提高该工程藻的蔗糖外泌量。

4、根据本申请的第二方面，一种实施例中提供第一方面的工程藻的构建方法，包括以下步骤：

5、将蔗糖透性酶基因cscb与含有强组成型启动子的表达载体进行连接，得到重组表达载体；

6、将所述重组表达载体转入出发藻株，得到所述工程藻。

7、根据本申请的第三方面，一种实施例中提供第一方面的工程藻在蔗糖生产中的应用。

8、根据本申请的第四方面，一种实施例中提供一种生产蔗糖的方法，包括发酵培养第一方面的工程藻，以获得蔗糖。

9、根据上述实施例的工程藻及其构建方法和应用，由于将含有蔗糖透性酶基因cscb和强组成型启动子的重组表达载体转入出发藻株获得工程藻，强组成型启动子可使蔗糖透性酶基因cscb高效表达，从而使工程藻外泌的蔗糖量提高；并且组成型表达操作更简便，无需额外添加价格昂贵的诱导剂即可实现相对恒定的连续表达，生产成本更低，更适合长期大规模工业化生产，同时对宿主菌生长代谢的影响较小。因此，本实施例提供的工程藻，避免使用诱导剂，降低了生产成本，能适用于长期大规模工业化生产，同时对宿主菌生长代谢的影响较小，为藻类产糖技术的开发和应用提供支持。

1.一种工程藻，其特征在于，由含有蔗糖透性酶基因cscb和强组成型启动子的重组表达载体转入出发藻株获得。

2.如权利要求1所述的工程藻，其特征在于，所述蔗糖透性酶基因cscb的核苷酸序列如seq id no.1所示。

3.如权利要求1所述的工程藻，其特征在于，所述强组成型启动子为ppsba。

4.如权利要求1所述的工程藻，其特征在于，所述出发藻株为蓝细菌；

5.如权利要求1至4中任一项所述的工程藻，其特征在于，所述蔗糖透性酶基因cscb与表达载体pcyano连接，得到所述重组表达载体。

6.如权利要求1至5中任一项所述的工程藻的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的工程藻的构建方法，其特征在于，所述将蔗糖透性酶基因cscb与含有强组成型启动子的表达载体进行连接，得到重组表达载体包括：

8.如权利要求1至5中任一项所述的工程藻在蔗糖生产中的应用。

9.一种生产蔗糖的方法，其特征在于，包括发酵培养如权利要求1至5中任一项所述的工程藻，以获得蔗糖。

10.如权利要求9所述的生产蔗糖的方法，其特征在于，在二氧化碳环境下和/或无诱导剂环境下培养所述工程藻。