用于生物燃料生产的优化的分子方法技术

本发明专利技术的实施方式利用了理论的遗传学和化学工程化策略来实现来自微藻的生物燃料生产中的再更高的效率。这些提高的效率可以通过在此公开的靶向的和良好设计的化学和遗传工程化方法的应用来实现。示范性的实施方式集中于提高单细胞油产量，提高藻类培养密度和提高油生产的效率。单独地或组合地，示范性的实施方式可以降低生产一桶生物燃料的成本以允许商业上的生存性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的公开的实施方式处于用于生物燃料生产的系统和方法的领域，特别是利 用微藻生产生物燃料的系统和方法。背景近来，石油的价格显著地波动，达到了记录性的高度，以及产生了戏剧性的向下回 落。部分地，当前的价格升高反映了政治和供应链的不确定性。对便宜的石油供应品的可 用性的关注产生了不断成熟的认识，工业化国家的能源独立性具有关键的战略重要性。一 般还公认的是，来自化石燃料燃烧的co2的释放实质上促进了全球变暖和气候变化。作为 这些关注的结果，碳中性的生物燃料的国内生产成为对进口的化石燃料消费的越来越吸引 人的备选方案。在1970年代晚期和1990年代期间，美国能源部门的国家可再生能源实验室 (NREL)评估了从各种水生和陆地光合生物生产生物燃料的经济可行性(Sheehan et al.， 1998)。来自微藻的生物燃料生产被确定为具有所筛选的任何生物体的最大的产量/英亩 潜力。估计微藻生物燃料生产是最好的陆地生物燃料生产系统的8到24倍。虽然很有前 景，仍然需要在来自微藻的生物燃料生产中产生更高效率的系统和方法。专利技术概述如以下更详细描述的示范性的组合物和方法满足了现有技术的这种和其他的未 满足的需求。在一个方面，本专利技术的实施方式利用了理论的遗传学和化学工程化策略来实现来 自微藻的生物燃料生产中的再更高的效率。这些提高的效率可以通过在此公开的靶向的和 良好设计的化学和遗传工程化方法的应用来实现。示范性的实施方式集中于提高单细胞油 产量，提高藻类培养密度和提高油生产的效率。单独地或组合地，示范性的实施方式可以降 低生产一桶生物燃料的成本以允许商业上的生存性。在此公开的组合物、系统和方法的示范性的实施方式可以单独地或以不同的组合 使用，来提高来自微藻的脂质生产和油提取。与其他特征一起，在此公开的实施方式可以通 过利用至少一种以下策略提高脂质生产1)提高细胞培养物密度，2)提高细胞内的甘油三 酯积累，和3)利用新的脂质收获技术来非破坏性地从活培养物收获油。因此，示范性的实施方式包括提高藻类物种中的脂质生产的方法，包括提供含油 的藻类；和向所述含油藻类饲喂生长培养基，所述生长培养基含有有效量的甘油，与用不含 有甘油的生长培养基饲喂的相应的含油藻类相比，其提高所述含油藻类的脂质生产。在特定的实施方式中，所述藻类被遗传学地修饰。在某些实施方式中，所述藻类是 光合成的。在各种实施方式中，所述光合成的藻类可以在所述藻类的光合过程基本上无活性的时期期间饲喂生长培养基。具体的实施方式包括表达盒，所述表达盒包含编码小抑制性核糖核酸(“siRNA”) 分子的核苷酸序列。某些实施方式包括siRNA，所述siRNA抑制选自由编码Cao、LHCII_b、 PDC、PFL1/PFLA和AGPase蛋白质的基因构成的组的一种或更多种代谢基因的表达。在某 些实施方式中，所述代谢基因编码两种代谢基因。在另一个实施方式中，所述代谢基因编码 三种代谢基因。在又一个实施方式中，所述代谢基因编码四种代谢基因。在另一个实施方 式中，所述代谢基因编码五种代谢基因。在各种示范性的实施方式中，所述代谢基因编码PDC、PFL1/PFLA和AGPase蛋白 质。在其他实施方式中，所述代谢基因编码LHCII-b、PDC、PFLl/PFLA和AGPase蛋白质。在 可选择的实施方式中，所述代谢基因编码Cao、PDC、PFLl/PFLA和AGPase蛋白质。示范性的实施方式包括抑制编码AGPase、Cao、LHC_IIb、PDC或PFL1/PFLA的一种 或更多种核酸分子的表达的siRNA分子。其他描述的实施方式包括基因堆叠的表达载体，其包含与表达控制序列相连的一 种或更多种核酸序列，所述核酸序列编码刺激提高的脂质生产的一种或更多种多肽，其中 所述多肽选自由ACCase、DGAT、油体钙蛋白和油质蛋白构成的组。在实施例实施方式中， 所述载体可以与抗生素抗性基因可操作连接。在可选择的实施方式中，所述基因堆叠表 达载体可以进一步包含选自以下的一种或更多种基因(i)能够为转化的藻类赋予莠去津 (atrazine)抗性的突变的psbA基因，(ii)来自土壤杆菌属的草甘膦抗性EPSP合酶基因， (iii)编码兔嗜中性粒细胞肽-l(NP-l)多肽的基因，(iv)赋予抗生素抗性的一种或更多种 基因。在示范性的实施方式中，所述基因堆叠表达载体可以进一步包含编码多肽NP-1 的核酸序列。在又一个示范性的实施方式中，所述基因堆叠表达载体可以进一步包含表达盒， 所述表达盒包含编码小抑制性核糖核酸(“siRNA”)分子的核苷酸序列，所述小抑制性核糖 核酸分子抑制选自由编码Cao、LHCII-b、PDC、PFLl/PFLA和AGPase蛋白质的基因构成的组 的一种或更多种代谢基因的表达。另一个实施方式包括包含与表达控制序列可操作连接的核酸序列的表达载体，所 述核酸序列编码PCC 7942ftp-l基因。在可选择的实施方式中，所述载体可以进一步包含 与表达控制序列可操作连接的核酸序列，所述核酸序列编码选自下组的一种或更多种多 肽ACCaSe、DGAT、油体钙蛋白和油质蛋白。在另一个实施方式中，包含编码PCC7942ftp-l 基因的核酸序列的表达载体可以进一步包含编码siRNA分子的核苷酸序列，所述siRNA分 子抑制选自由编码Cao、LHCII-b、PDC、PFLl/PFLA和AGPase蛋白质的基因构成的组的一种 或更多种代谢基因的表达。在可选择的实施方式中，包含编码PCC 7942ftp_l基因的核酸序列的表达载体可 以进一步包含选自以下的一种或更多种基因(i)能够为转化的藻类赋予莠去津抗性的突 变的psbA基因，(ii)来自土壤杆菌属的草甘膦抗性EPSP合酶基因，(iii)编码兔嗜中性粒 细胞肽-l(NP-l)多肽的基因，(iv)赋予抗生素抗性的一种或更多种基因。示范性的实施方式还广泛地涉及重组藻类，所述重组藻类包含所述表达盒、基因 堆叠表达载体和/或此处描述的其他表达载体的一种或更多种。还公开的是遗传修饰藻类物种的方法，包括(a)向所述藻类的基因组中导 入选自以下的两种或更多种核酸序列以获得转化的藻类(i)编码小抑制性核糖核酸 (“siRNA”)分子的一种或更多种核苷酸序列，所述小抑制性核糖核酸分子抑制编码Cao、 LHCII-b、PDC、PFL 1/PFLA或AGPase蛋白质的一种或更多种代谢基因的表达；(ii)编码选 自ACCase、DGAT、油体钙蛋白或油质蛋白的一种或更多种多肽的一种或更多种核酸序列； (iii)与表达控制序列可操作连接的、编码PCC 7942ftp-l基因的核酸序列；(iv)能够为 转化的藻类赋予莠去津抗性的psbA基因的突变的形式，(v)来自土壤杆菌属的草甘膦抗性 EPSP合酶基因，(vi)编码兔嗜中性粒细胞肽-l(NP-l)多肽的基因，(vii)赋予抗生素抗性 的一种或更多种基因，和(b)选择在培养中展现了提高的生长或油生产的转化的藻类。附图的简要描述当参考附图时，将得到本专利技术的示范性的实施方式的更好的理解，在附图中附附图说明图1是显示可利用遗传操作来改善生物燃料的生产的潜在区域的说明性的示 意图。附图2A，衣藻属类囊体膜的吸收光谱(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强藻类物种中的脂质生产的方法，包括：　　提供含油藻类；和　　向所述含油藻类饲喂生长培养基，所述生长培养基含有有效量的甘油，与饲喂不含有甘油的生长培养基的相应含油藻类相比，其提高所述含油藻类的脂质生产。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RT塞尔，SL佩雷拉，
申请(专利权)人：俄亥俄州州立大学研究基金会，
类型：发明
国别省市：US[美国]