恶臭假单胞菌Pseudomonas putida F1石油烃降解细胞工厂的构建与应用
批准号:
32070112
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
胡晓珂
依托单位:
学科分类:
微生物与环境互作
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡晓珂
中文摘要
目前有限的微生物资源和基因元件数量限制了石油烃的降解及其生物修复工作的开展。以现有降解菌株作为底盘细胞,插入不同功能基因元件,构建全新具备自杀控制功能的石油烃定向降解细胞工厂,对石油污染的生物修复具有重要意义。本项目拟利用合成生物学、生物信息学、分子生物学等手段开展石油烃降解细胞工厂的构建工作,突破目前石油烃降解功能菌自然进化难以满足环境需求的局限性。1)以恶臭假单胞菌Pseudomonas putida F1为底盘细胞,人工设计、合成和组装石油烃降解相关基因元件以及自杀基因元件,构建新型细胞工厂;2)探究不同基因元件对石油烃降解的耦合作用机理及其与底盘细胞的适配机制,筛选安全高效的基因工程菌株;3)利用转录组学、蛋白质组学等多组学分析,明晰其在石油污染环境中的生存、繁殖、降解等行为特征,评价外源重组基因的转移能力和环境安全性及健康风险。这一研究将为石油污染的生物修复提供重要的参考价值。
英文摘要
At present, the limited microbial resources and genetic elements restrict the development of petroleum hydrocarbon degradation and bioremediation. Using existing degrading strains as platform cells, inserting different functional gene elements to construct a brand-new petroleum hydrocarbon directed degrading cell factory with suicide control function is of great significance to the bioremediation of petroleum pollution. This project intends to combine synthetic biology, bioinformatics, molecular biology and other methods to carry out the construction of petroleum hydrocarbon degradation cell factories, breaking through the limitations of the current natural evolution of petroleum hydrocarbon degradation functional bacteria that is difficult to meet environmental needs. 1) To use Pseudomonas putida F1 as the platform cell, artificially design, synthesize and assemble petroleum hydrocarbon degradation-related genetic elements and suicide genetic elements to construct a new type of cell factory; 2) To explore the coupling effect of different genetic elements on petroleum hydrocarbon degradation mechanism and its adaptation mechanism to platform cells to screen safe and efficient genetically engineered strains; 3) To apply transcriptomics and proteomics analysis to clarify its characteristics including survival, reproduction, degradation and other behaviors in oil-polluted environment, evaluate the transfer capacity of exogenous recombination genes and environmental safety and health risks. This research will provide important reference value for the bioremediation of oil pollution.
目前有限的微生物资源和基因元件数量限制了石油烃的降解及其生物修复工作的开展。以现有降解菌株作为底盘细胞,插入不同功能基因元件,构建全新具备自杀控制功能的石油烃定向降解细胞工厂,对石油污染的生物修复具有重要意义。本项目拟利用合成生物学、生物信息学、分子生物学等手段开展石油烃降解细胞工厂的构建工作,突破目前石油烃降解功能菌自然进化难以满足环境需求的局限性。1)Pseudomonas putida F1的一元烷醇降解功能研究和基因鉴定。分析F1以C9-C15一元烷醇为唯一碳源和能源的生长、降解特性,采用活性凝胶电泳检测出F1中参与C9-C15一元烷醇生长和降解的醇脱氢酶。整合利用生物学信息学方法、基因体外异源表达、基因敲除法,分析鉴定出F1中的Pput_4993-Pput_4996基因编码蛋白参与长链烷醇的氧化。2)基因组精简的底盘细胞的构建。基于序列组成原理,利用基因岛预测工具IslandViewer4分析P. putida F1的基因组,选定了精简区域;采用无痕敲除的原理,依次敲除10个基因组岛大片段DNA区域,获得了一系列基因组岛敲除菌株;通过分析基因组岛敲除菌株的生长、质粒转化效率、运动、代谢等生理特征,获得基因组精简菌株。3)烷烃降解菌株的构建。选择合适的烷烃氢化酶基因和基因组整合位点构建烷烃降解细胞,分析外源基因的转录和表达,并验证细胞烷烃降解功能。4)条件自杀性菌株的构建。采用基因敲除的原理,构建以阿拉伯糖启动子诱导表达核酸酶nuc的条件自杀性菌株并验证功能,提高工程菌的可控性和生物安全性。本研究将为石油污染的生物修复提供重要的参考价值,为污染物的生物修复的合成生物具有一定的理论指导意义。
黄渤海海草共附生微生物驱动的硫循环通量及耦合转化机制
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批准号:92051119
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:81.0万元
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批准年份:2020
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负责人:胡晓珂
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依托单位:
群体感应信号分子对不动杆菌降解石油烃的调控机制
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批准号:41576165
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项目类别:面上项目
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资助金额:68.0万元
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批准年份:2015
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负责人:胡晓珂
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依托单位:
海洋兼性厌氧石油烃降解菌的降解特性及其在环境中的行为特征
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批准号:41376138
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项目类别:面上项目
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2013
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负责人:胡晓珂
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依托单位:
国内基金
海外基金