利用纤维素及木糖的重组假单胞菌的构建和PHA发酵研究的开题报告

利用纤维素及木糖的重组假单胞菌的构建和PHA发酵研究的开题报告一、选题背景与意义随着全球经济的快速发展和人民生活水平的提高，塑料制品的需求日益增长。然而，由于传统石化塑料的制造和使用所带来的环境污染、资源浪费等问题日益严重，因此绿色、环保、可持续的塑料替代品成为当今国家和全球的研究重点和发展方向。PHA聚羟基烷酯是一类由生物发酵制成的可生物降解塑料。由于其在生产、使用后能够自然分解降解而不会对环境造成污染，因此，其在环保和可持续发展领域有着极高的应用前景。目前，已经有大量的PHA生产微生物和生产方法被开发出来。然而，要实现PHA生产的工业化应用，需要从下面几个方面加强研究：1、构建高PHB积累的发酵菌株，提高PHA生产效率；2、开发PHA的生产工艺，提高产量和品质；3、选择适合的原料，并实现废弃物的回收再利用。利用纤维素及木糖的重组假单胞菌的构建和PHA发酵研究，正是基于以上的研究需求而提出的一个有实际应用价值的课题。二、研究内容和方案（一）研究内容1、构建具有高PHB积累能力的重组假单胞菌本研究中选择了假单胞菌Pseudomonasputida作为研究对象。针对该菌株存在的PHB合成速率低、积累量少等问题，选择合适的载体，构建重组假单胞菌（如pBBR1MCS-2/PphaC-T7），用于提高PHB积累量。2、采用纤维素和木糖作为PHA生产原料纤维素和木糖是常见的生物质原料，在当前研究中备受关注。本研究将优先选择木糖，探讨PHA在木糖与磷酸盐等微量元素的共同作用下的合成积累情况。进一步，通过对纤维素的预处理，采用混合基质发酵PHA，并探究纤维素转化率与PHA解理率之间的关系。（二）研究方案1、构建pBBR1MCS-2/PphaC-T7重组假单胞菌利用PCR扩增PHA合成酶phbC和phbA并克隆到pBBR1MCS-2载体上，转化进假单胞菌Pseudomonasputida中，得到含有phbC和phbA的重组假单胞菌（P.putida/phbCphbA）。2、优化PHA生产条件基于木糖和纤维素作为PHA生产的原料，设计PHA的生产条件。在木糖发酵中探究以不同浓度的磷酸盐为辅助物质的PHA合成积累情况，并尝试在木糖基质中加入纤维素发酵，探究不同添加量的纤维素转化率和PHA解理率之间的关系。（三）研究预期目标1、构建一株高PHB积累能力的Pseudomonasputida假单胞菌，其PHB积累量能达到10g/L以上；2、优化PHA的生产条件，得到经济、高效、可再生的PHA生产工艺；3、以纤维素和木糖为原料，实现PHA生产的可持续性和循环利用。三、研究的意义和贡献1、通过优化PHB积累腰斩和PHA的生产条件，为PHA的工业化应用提供了重要的技术和科学基础；2、将生物质材料纤维素和木糖作为PHA的生产原料，实现了生态可持续性发展的目标；3、对木糖和纤维素作为PHA生产原料的研究，为生物质材料的高效利用提供了借鉴和启示。四、预期的研究难点1、构建高PHB积累能力的假单胞菌，提高PHB合成速率、积累量；2、探究纤维素和木糖混合基质的PHA生长、合成、积累以及代谢过程等方面，解决原料初始转化速率较慢、转化过程需要时间等瓶颈问题；3、在实验操作和数据处理中