863项目申请成功的本子(编辑修改稿)

863项目申请成功的本子(编辑修改稿)内容摘要：

生物学的发展已经可以操作电子呼吸链，因此通过基因工程手段改变代谢途径，从而大大提高产氢效率的梦想是完全有可能实现的。 经检索表明，国内外关于在转基因水稻秸杆中表达纤维素酶和半纤维素酶促进其高效水解的相关专利尚未见到，关于在产气肠杆菌中 剔除乳酸等不 利于产氢的基因片段并且导入 产氢酶 [Fe]hydrogenase 基因片段的 相关专利也没有见到。 日本专利 JP2020202482 [10]报道了从梭菌 Clostridium paraputrificum 中得到一种具有特殊 碱基序列 的氢化酶基因 ， 将其植入寄主细胞进行基因重组可提高产氢量。 日本专利 JP62134091 [11] 将一种在 柠檬酸细菌的 染色体DNA 上表达的 氢化酶基因 植入普通的 DNA 单元质粒，从而形成一种混合的 DNA 质粒能使产氢能力显著提高。 欧洲专利 WO2020062130 [12] 在一株含有 甲酸盐脱氢 酶基因 (formate dehydrogenase gene)和氢化酶基因的菌株内植入一种活性剂基因 ，从而提高了甲酸的产氢量。 美国专利仅有一篇关于改造藻类基因强化其光合作用产氢的报道，中国专利主要集中于氢 酶的鉴定和基因测序，美国和中国专利都 没有关于发酵产氢细菌基因改造方面的报道。 参考文献： [1] Gadab C. Ghosh Biswas, Callista R, et al. Expression of biologically active Acidothermus cellulolyticus endoglucanase in transgenic maize plants. Plant Science, 2020 (In press). [2] J. Mishra, N. Kumar, . Ghosh, D. Das. Isolation and molecular characterization of hydrogenase gene from a high rate of hydrogenproducing bacterial strain Enterbacter cloacue IITBT 08. International Journal of Hydrogen Energy 27 (2020) 1475– 1479. [3] Lindblad P, Christensson K, Lindberg P,et al. Photoproduction of H2 by wildtype Anabaena PCC 1720 and a hydrogen uptake deficient mutant。 from laboratory to outdoor culture. International Journal of Hydrogen Energy,2020,27:12711281. [4] Lu WY. Wen JP. Jia al. Effect of HeNe laser irradiation on hydrogen production by Enterobacter aerogenes. International Journal of Hydrogen Energy (in press). [5] 郑国香，任南琪，林海龙等 . 诱变菌种选育高效产氢 菌株 . 第六届全国氢能学术会议论文集 . 2020； 11： 137. [6] G. Chittibabu, Kaushik Nath, Debabrata Das. Feasibility studies on the fermentative hydrogen production by rebinant Escherichia coli BL21. Process Biochemistry 41 (2020) 682–688 [7] H Yokoi, T Tokushige, J Hirose, et al. H2 production from starch by a mixed culture of Clostridium butyricum and Enterobacter oerogenes. Biotechnology Letters, 1998, 20: 143147. [8] Tanisho S, Ishiwata Y, Takahashi K. Hydrogen production by fermentation and a trial for improment on the yield of hydrogen, Hydrogen energy Progress. Proceedings of the Ninth World Hydrogen Energy conference. 1992:583590. [9] Tanishio S, in Biohydrogen,ed, O R Zaborsky. Hydrogen production by Facultative Anaerobe Enterobacter aerogenes. Plenum press [M]. 1998:273279 [10] 日本专利， Gene, Protein, Rebinant, and Method for Producing Hydrogen，公开号：JP2020202482 [11] 日本专利， Novel Hybrid Plasmid and Microanism Capable of Highly Producing Hydrogen，公开号： JP62134091 [12] 欧洲专利， Microanism having improved gene participating in hydrogen production ability and method of producing hydrogen by using the microanism，公开号： WO2020062130 、课题主要研究内容、拟解决的技术难点和主要创新点，现有研究基础 主要研究内容 （ 1）转基因植物秸杆的构建和利用：在水稻中转入纤维素酶和半纤维素酶等基因，在获得高产量稻谷的同时又能获得在加工过程中被自身产生的纤维素酶和半纤维素酶高效水解为还原糖的秸秆。 （ 2）培养筛选高效产氢菌株， 研究其发酵产氢的反应动力学，对其进行纯化、分离和鉴定，研究其生理生态学特征以及最佳的代谢反应条件。 （ 3）通过 knock out 技术，剔除产氢细菌 Enterobacter aerogenes 的乳酸脱氢酶（ ldh）等基因，抑制产氢细菌在代谢过程中形成乳酸等的有效途径，从而达到加强产氢途径的效应，测定基因改造后产氢细菌的产氢效率和性状。 （ 4）同时通过克隆 [Fe]hydrogenase 基因，在产氢细菌中转入 [Fe]hydrogenase 基因，提高产氢酶表达水平，进一步增强产氢效率。 （ 5） 将高效产氢菌 Enterobacter aerogenes 的 产氢酶重组入非产氢抗性菌的基因组，获得耐酸性和其它对环境耐受力强的产氢菌株。 （ 6）研究转基因新型产氢菌的发酵产氢机制及其代谢条件，加入抑制剂提高产氢代谢过程中 NADH 含量， 通过控制代谢途径的导向直接为氢酶提供还原力， 以 增强其产氢效率。 （ 7）设计高效产氢反应器，研究转基因秸杆的发酵产氢过程，考察 pH 值、氧化还原电势和温度等参数对产氢过程的影响，优化反应器运行条件。 （ 8）研究转基因秸杆接种转基因产氢菌的发酵产氢量、速率和浓度等，探索实现其最大能源转化率的控制原理。 拟解决的技术难点 （ 1）获得转基因水稻种子和植株，在获得高产量稻谷的同时能产生成功表达纤维素酶和半纤维素酶的秸秆。 （ 2）在 产氢菌中剔除乳酸等不利于产氢的基因片段，导入 产氢酶 [Fe]hydrogenase 基因片段。 主要创新点 （ 1） 利用转基因植物自身表达的酶达到植物细胞壁的自身降解，省去传统方法中的酸或碱预处理。 通过转基因在植物中表达纤维素酶和运用表达纤维素结合蛋白改变纤维素的结构来降低在生物质降解中酶制剂的用量。 （ 2） 通过基因剔除和导入，抑制产氢细菌代谢通道中乳酸等不利于产氢的代谢途径， 增强产氢酶 [Fe]hydrogenase 的基因表达水平，从而显著提高发酵产氢效率。 现有研究基础 浙江大学能源清洁利用国家重点实验室在生物质能源化利用方面具有深厚的研究基础，在生物质的能源化高效转化和清洁利用方面取得了。