微紫青霉外切菊粉酶基因的克隆、表达及菊粉乙醇发酵工程菌株的构建的任务书.docx

微紫青霉外切菊粉酶基因的克隆、表达及菊粉乙醇发酵工程菌株的构建的任务书
任务书：
一、研究背景：
菊芋是一种营养丰富、味道鲜美的蔬菜，含有丰富的菊粉，可以产生多种生理活性成分。然而，菊粉的利用率很低，主要是由于菊粉分子的大小和多种糖苷酶的不同特异性。菊粉酶是一种可以分解菊粉的外切酶，在乙醇发酵以及生产融合食品等方面具有广阔的应用前景。因此，对菊粉酶的研究具有重要的现实意义。
二、研究目的：
1.克隆微紫青霉菌株中的菊粉酶基因；
2.构建一个表达菊粉酶基因的载体，将其转化大肠杆菌；
3.表达和纯化菊粉酶；
4.构建适合乙醇发酵的工程菌株，增加其乙醇产量。
三、研究内容及步骤：
1.克隆微紫青霉中菊粉酶基因：
采用PCR技术，从微紫青霉基因组DNA中扩增目标基因序列。PCR反应液组成为：2μl模板DNA，0.5μlTaq酶，0.5μl引物F，0.5μl引物R，5μl10×PCR缓冲液，1μldNTPs（10mM），40μl水。反应条件为：预热95°C，5min；35个循环（95°C，30s；56°C，30s；72°C，1.5min）；最终延伸72°C，10min。扩增产品通过琼脂糖凝胶电泳和测序进行验证。
2.构建表达某菊粉酶基因的载体：
将目标基因PCR产物与表达载体pET-21(+)连接，经测序后转化大肠杆菌BL21(DE3)。接下来，利用Ni-NTA亲和纯化某菊粉酶蛋白。
3.研究适合酵母菌的乙醇发酵：
在大酒桶中进行菊芋饲料的发酵，观察酵母菌的生长情况和乙醇产率。另外，生化指标如总糖、还原糖、酸度和pH也被测定和分析。接着，对所有菌株进行16SrDNA的扩增和分子鉴定。
四、研究意义：
1.揭示了微紫青霉中菊粉酶基因的结构与功能，为食品和酒精工业菊芋制品的创新开发提供了重要基础；
2.实现了载体构建和表达，为菊粉酶大规模生产奠定了技术基础；
3.构建酵母菌的发酵菌株，使乙醇产量得到增加，为乙醇生产提供了新的发酵方式。
五、研究工作计划：
1.第一年：开展基因克隆和表达构建；
2.第二年：开展纯化和酵母发酵优化实验；
3.第三年：进行工程菌株构建和相关实验；
4.第四年：进行最终实验和结果分析，论文写作，研究公开发表。
六、经费与设备：
1.经费估计：30万元；
2.设备包括PCR仪、蛋白纯化系统、生物反应器等实验室基础设施。
七、预期结果：
1.成功克隆微紫青霉中的菊粉酶基因，并表达、纯化菊粉酶；
2.构建了适合的酵母发酵菌株，大规模生产菊粉酶和乙醇；
3.对乙醇的生产进行了深入的研究，为优化工艺和提高产品质量提供了新思路和方法。