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草酸青霉木质纤维素降解酶转录激活机制解析及高产菌株构建的任务书
任务书：草酸青霉木质纤维素降解酶转录激活机制解析及高产菌株构建
一、研究背景
随着化石能源日益枯竭和环境污染日趋严重，生物能源逐渐成为新能源的热门研究方向。木质纤维素是植物细胞壁主要成分之一，是最丰富的可再生木质素材料之一。木质纤维素降解酶是将木质纤维素分解成可利用的小分子化合物的重要催化单元。因此，研究木质纤维素降解酶的转录激活机制及高产菌株的构建对于生物能源的开发利用意义重大。
草酸青霉是一种常见的木质纤维素降解菌，其代表菌株ATCC26921广泛应用于木质素降解能力的基础研究。在这一基础上，优化草酸青霉的降解能力，提高木质纤维素降解酶的表达量，是生物能源开发利用中的重要环节。
二、任务内容
1.草酸青霉木质纤维素降解酶的转录激活机制解析
（1）利用生物信息学方法分析草酸青霉木质纤维素降解酶的基因序列与结构特征，预测其转录启动子，结合实验手段探究其转录激活机制。
（2）利用草酸青霉fis框架蛋白fisR/FisA/B对草酸青霉木质纤维素降解酶的基因表达调控机制进行研究。
（3）通过草酸青霉的全基因组测序数据，深入研究其转录网络调控机制。
2.高产菌株构建
（1）利用CRISPR/Cas9技术系列构建草酸青霉基因组编辑系列库，筛选出影响木质纤维素分解的关键基因。
（2）针对筛选出的基因进行全面优化，包括基因序列优化和调控元件的优化，构建高效的表达系统。
（3）在构建的高效表达系统基础上，利用代谢工程方法，优化基因调控网络，获得高产菌株。
三、研究意义
（1）对草酸青霉木质纤维素降解酶的转录激活机制进行探究，深入了解降解酶的表达调控机制和分子结构基础，为提高生物能源生产效率提供理论支持。
（2）构建基因组编辑库识别木质纤维素降解关键基因，对于高效构建生物能源生产工程菌株和生物降解工程菌株具有重要意义。
（3）所研究的草酸青霉菌株和基因工程菌株可以应用于生物质降解工程、食品、饲料、医药和化学工业等领域，对于推动生物经济的发展也具有重要意义。
四、研究方法和技术路线
（1）草酸青霉菌株培养、总RNA提取和cDNA合成。
（2）草酸青霉基因组DNA提取和文库构建。
（3）基于Illumina高通量测序技术的草酸青霉全基因组测序和分析。
（4）QRTPCR等实验手段
（5）利用CRISPR/Cas9技术构建草酸青霉基因组编辑系列库，并构建高效的表达系统。
（6）利用代谢工程方法，对基因调控网络进行全面优化。
五、研究预期成果
（1）获得草酸青霉木质纤维素降解酶转录激活机制的深入理解。
（2）构建基因组编辑库，筛选出影响木质纤维素分解的关键基因。
（3）构建高产菌株，实现生物能源的高效开发利用。
（4）发表SCI论文1-2篇，申请1项国家发明专利。
六、研究周期
36个月。
七、经费预算
经费预算合理合法，满足该研究任务的需要。
八、研究组织架构
该任务的研究组织架构设计合理，包括专家学者、研究生和技术人员，具备开展该研究任务的基本条件和能力，确保任务的完成。