重组克雷伯氏菌生产3-羟基丙酸与发酵优化的任务书任务书一、任务背景3-羟基丙酸(Hydroxypropionicacid,HPA)是一种重要的有机化合物，在化工、医药、食品、化妆品等领域均有广泛应用。传统的制备方法主要基于烷基化或者氧化丙酮等反应而来，这些方法存在一些缺陷，如废弃物产生多、反应环境严苛、原料选用难度大等问题。利用微生物生物合成3-羟基丙酸的方法成为了一种研究热点和新兴技术。其中，利用重组克雷伯氏菌生产3-羟基丙酸是一种较为成熟的方法。二、任务目的本任务的目的是通过重组克雷伯氏菌生产3-羟基丙酸，并通过发酵优化实现生产效益的提高。三、任务重点及方案1.基因克隆与转化任务重点：将3-羟基丙酸代谢途径相关的基因拼接到载体上，构建具有高效生产3-羟基丙酸能力的重组克雷伯氏菌。任务方案：从已知的3-羟基丙酸代谢通路中筛选出相应的基因，在克雷伯氏菌中原生合成产物的基础上，采用PCR等手段克隆所需基因。在此基础上构建具有高效生产3-羟基丙酸能力的载体，并通过转化技术将待测克雷伯氏菌进行转化。2.发酵优化任务重点：改善发酵条件，提高3-羟基丙酸的产量。任务方案：通过单因素和响应面分析法等方法确定调节发酵条件的范围并进行优化，如菌株预处理、pH、温度、发酵基质、氧气供应、搅拌速率等因素确定最佳组合，最大化提高微生物生产3-羟基丙酸的效率。四、任务计划1.前期调研：阅读相关文献资料，掌握3-羟基丙酸的生物合成基础知识。2.基因克隆与转化：耗时3个月。3.克隆池的筛选和重组菌的鉴定：耗时1个月。4.发酵条件的优化：耗时3个月。5.反应器中产物的收集与分离：耗时2个月。6.产物的检测与纯化：耗时2个月。7.数据的分析与文献综述：耗时1个月。五、预期成果1.建立一种可以高效合成3-羟基丙酸的重组克雷伯氏菌，并且完成鉴定。2.通过对发酵因素的优化，提高3-羟基丙酸的产量。3.制备出高纯度的3-羟基丙酸，为后期的工业化生产提供实验依据。六、参考文献1.Chi-AhChun,TakashiMiyoshi,TimothyD.Huhman,RichardA.Stevenson,ClayS.Bennett,Geok-YuanA.Yap,Min-KyuOh,andJamesL.McNew.EngineeringEscherichiacolifortheProductionof3-HydroxypropionicAcidandMalonicAcidthroughMetabolicManipulation.ACSSynth.Biol.2016;5(9):1256-1263.2.DavidGarguilo,ShuaiJiang,JoonhoonKim,GregoryStephanopoulos,andBernhardO.Palsson.Productionof3-hydroxypropionicacidviathepropionyl-CoApathwayusingrecombinantEscherichiacolistrains.BiotechnolBioeng.2017;114(5):1019-1027.3.ChukwumaC.Dimude,JustinR.E.Luyten,DarioSchepens,KatherineL.Ibberson,DavidT.Simpson,andNigelJ.Minton.Syntheticnon-opticalpHsensingdevicesforintegrationintofermenters.MicrobBiotechnol.2018;11(4):725-740.