本发明涉及截短hog1p的pbd-2结构域在提高酿酒酵母利用木糖或木质纤维素产乙醇中的应用，属于生物工程领域。
背景技术：
1、木质纤维素原料是植物细胞壁的主要组分，是一种资源丰富、廉价的可再生资源，大量存在于秸秆、木屑等农业废弃物、林业废弃物中，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，是制备二代燃料乙醇的重要原料。高效利用木质纤维素有助于减少对化石原料的依赖，缓解当前世界的能源危机，减少环境污染，已称为当前研究的热点。
2、木质纤维素原料需要经过预处理、酶解等过程，释放容易被微生物利用的六碳糖和五碳糖，在这个过程中也不可避免地产生了许多抑制物，包括弱酸类（甲酸、乙酸、乙酰丙酸等）、呋喃类（糠醛、5-羟甲基糠醛(hmf)等）和酚类化合物（香草醛、丁香醛、4-羟基苯甲醛等），这些抑制物对微生物的生长和乙醇转化效率的产生不利影响。乙酸是木质纤维素预处理液中的含量较高的典型抑制物，其含量与预处理手段有个，浓度在1-10 g/l之间，乙酸容易引起微生物的dna损伤，导致dna和rna合成速率以及代谢活性降低；还会影响膜结构，抑制胞内翻译；容易引起ros积累，导致细胞程序性死亡；微生物细胞为维持正常的生长环境，需要排出胞内大量积累的h+，这个过程会消耗大量atp，用于细胞代谢的atp就会供应不足，从而导致细胞活性降低，并最终影响微生物的发酵过程，降低葡萄糖和木糖的转化率。
3、酿酒酵母（ saccharomyces cerevisiae），具有生长周期短、发酵能力强、容易进行大规模培养，环境适应性强等优点，是生产燃料乙醇的理想菌株，但由于其缺乏有效的木糖利用途径，只能利用木质纤维素水解液中的葡萄糖，而不能利用木糖（占木质纤维素水解糖的18~30%），限制了其纤维乙醇生产中的应用。木质纤维素预处理过程中产生的多种抑制物对酿酒酵母的生长及葡萄糖木糖代谢产生较大负面影响。因此，提高酿酒酵母高效利用木质纤维素预处理液中葡萄糖木糖和对抑制物的耐受性是利用酿酒酵母高效转化燃料乙醇的基本要求。全球科学家通过途径工程、适应性驯化等策略使酿酒酵母的葡萄糖木糖共利用能力和对抑制物的耐受性分别得到较明显地提升。然而，越来越多的研究表明，酿酒酵母的木糖代谢能力更容易受到抑制物的影响，提高酿酒酵母对抑制物耐受性的增加往往伴随着木糖利用能力的显著下降，反之亦然(bellissimi, e., van dijken, j.p., et al.,2009. effects of acetic acid on the kinetics of xylose fermentation by anengineered, xylose-isomerase-based saccharomyces cerevisiaestrain. fems yeastres. 9(3), 358-364.; demeke, m.m., dumortier, f., li, y.y., et al., 2013.combining inhibitor tolerance and d-xylose fermentation inindustrial saccharomyces cerevisiaefor efficient lignocellulose-basedbioethanol production. biotechnol. biofuels. 6 (1), 120.; wei, f., li, m.,wang, m., li, h., et al., 2021. a c6/c5 co-fermenting saccharomyces cerevisiaestrain with the alleviation of antagonism between xyloseutilization and robustness. gcb bioenergy 13 (1), 83-97.)，酿酒酵母的木糖代谢能力和对抑制物的耐受性往往呈现此消彼长的拮抗现象，同一菌株很难同时呈现较强的木糖代谢能力和较高的耐受性，这也是酿酒酵母在利用木质纤维素原料生产二代燃料乙醇过程中存在的技术瓶颈，相关机制尚未被研究清楚。
4、酿酒酵母促分裂原活化蛋白激酶hog1p是酿酒酵母中应对高渗透压胁迫环境应答的主要调控因子，通过介导高渗透性甘油促分裂原激酶（hog-mapk）信号通路、调控相关基因表达、介导细胞周期阻滞等机制，显著提升酿酒酵母的抗逆性和增强细胞对外界不利环境的适应能力。在高渗透压条件下，酿酒酵母通过渗透传感复合体sln1p-ypd1p-ssk1p和膜结合的sho1p系统接收信号，然后通过ssk2p/ssk22p将信号传递给pbs2p，被激活的pbs2p通过对hog1p的thr-174和tyr-176双重磷酸化激活hog1p，磷酸化的hog1p进入细胞核内，以调控渗透相关的基因表达应对胁迫，一般来说正常条件下hog1p主要分布于细胞质中，当受到胁迫刺激后hog1p的thr-174和tyr-176被pbs2p磷酸化，磷酸化的hog1p易位到细胞核中，调控胁迫应答相关基因的表达。当细胞重新适应环境蛋白磷酸酶ptp1p、ptp2p会与hog1p相互作用，从而使hog1p去磷酸化，hog1p重新分布到细胞核中。
5、hog1p包含激酶结构域，cd（common docking）结构域和pbd-2（pbs2-bindingdomain）结构域，其中cd结构域（第303位至第316位氨基酸）和pbd-2结构域（第320至第350位氨基酸）是pbs2p的停靠位点，酿酒酵母pbd-2结构域在缓解酿酒酵母木糖利用和乙酸耐受性之间的拮抗现象方面的积极作用尚无报道，也没有关于该基因有利于酿酒酵母在含有乙酸条件下转化木糖生成乙醇相关的报道。
技术实现思路
1、由于酿酒酵母内在调控机制的复杂性，酿酒酵母在利用木质纤维素原料生产二代燃料乙醇过程中，其木糖代谢和对抑制物的耐受性往往存在此消彼长的现象，同一菌株很难同时呈现较强的木糖代谢能力和较高的耐受性，这也是酿酒酵母在利用木质纤维素原料生产二代燃料乙醇过程中存在的技术瓶颈。本发明提供了截短hog1p的pbd-2结构域在提高酿酒酵母利用木糖或木质纤维素产乙醇中的应用。
2、本发明的技术方案如下：
3、截短hog1p的pbd-2结构域在提高酿酒酵母对利用木糖产乙醇中的应用，所述截短pbd-2结构域后的hog1p的氨基酸序列如seq id no. 1所示；具体为：mttneefirtqifgtvfeitnryndlnpvgmgafglvcsatdtltsqpvaikkimkpfstavlakrtyrelkllkhlrhenliclqdiflsplediyfvtelqgtdlhrllqtrplekqfvqyflyqilrglkyvhsagvihrdlkpsnilinencdlkicdfglariqdpqmtgyvstryyrapeimltwqkydvevdiwsagcifaemiegkplfpgkdhvhqfsiitdllgsppkdvinticsentlkfvtslphrdpipfserfktvepdavdllekmlvfdpkkritaadalahpysapyhdptdepvadakfdgqidisatfddqvaaataaaaqaqaqaqaqvqlnmaahshngagttgndhsdiaggnkvsdhvaandtitdygnqaiqyanefqq。
4、上述hog1p的pbd-2结构域截短，可以提高酿酒酵母在纯木糖培养基中产乙醇的得率。
5、上述hog1p的pbd-2结构域截短，提高酿酒酵母在含有乙酸的木糖培养基中的乙醇得率，显著降低副产物甘油的产生。
6、截短hog1p的pbd-2结构域在提高酿酒酵母利用木质纤维素产乙醇中的应用，其特征在于，所述截短pbd-2结构域后的hog1p的核苷酸序列如seq id no. 1所示。
7、本发明具有如下技术效果：
8、（1）能提高酿酒酵母菌株在纯木糖培养基中的木糖利用和乙醇产生，乙醇得率提高了93.8%。
9、（2）能加快酿酒酵母在含有2.5 g/l乙酸的木糖培养基中的木糖和乙酸消耗，乙醇得率提高了81.6%，基本没有副产物甘油的产生。
10、本发明为克服酿酒酵母利用木质纤维素生产二代燃料乙醇过程中存在的技术瓶颈提供了理论依据。
1. 截短hog1p的pbd-2结构域在提高酿酒酵母利用木糖产乙醇中的应用，其特征在于，所述截短pbd-2结构域后的hog1p的氨基酸序列如seq id no. 1所示。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，提高酿酒酵母在纯木糖培养基中的乙醇得率。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，加快酿酒酵母在含有乙酸的木糖培养基中的木糖和乙酸消耗，提升乙醇得率。
