杨松课题组合成生物燃料正丁醇领域取得进展

时间:2019-05-25 11:09来源:网络整理作者:陈东点击:

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近日,青岛农业大学生命科学学院杨松教授团队在生物工程类顶尖期《Biotechnology for Biofuels》(影响因子6.044,一区期刊)发表有关利用甲基微生物实现甲醇催化转化成生物燃料正丁醇的研究。青岛农业大学作为第一完成单位,杨松教授是论文唯一通讯作者。

合成生物技术作为一个以生物工程化为基础的学科,拓展代谢工程领域的研究范畴,已经展现出强有力的产业前景,极大推动生物基路线生产石化产品及燃料以替代传统石油基路线。杨松教授长期从事甲基微生物细胞工厂的代谢网络解析和异源合成途径的重构与优化,开发甲基工程菌将一碳(即甲醇和生物沼气)催化成丁醇、3-羟基丙酸等高值生物能源与材料。

近年煤化工产业快速发展导致我国甲醇产能严重过剩,2012年甲醇产量达到5149万吨/年,但表观消费量仅为3622万吨/年,若能够工程改造微生物有效催化甲醇生成高附加值产品,不但从原料成本上比国际专利垄断的糖基生物合成路线廉价,而且同时可能解决甲醇产能过剩现实问题,符合“十三五”规划清洁、低碳持续发展重大需求。杨松教授2012年10月加入青岛农业大学生命科学学院,围绕这一关键科学问题,先后主持国家自然科学基金、教育部重点实验室开放基金、美国能源部技术合作基金等项目,展开甲基微生物代谢网络解析、途径工程重构、基因组定向进化等方面系统研究,科研成果分别发表在Journal of Chromatography A (影响因子4.169,二区,2013,第一作者) 和PLOS One (影响因子3.234,2016,唯一通讯作者)。

基于这些前期工作,最近杨松课题组与美国华盛顿大学Mary E. Lidstrom科学院院士课题组合作,成功在甲基微生物中构建出正丁醇的异源表达途径、调控基因元件表达和翻译强度,尤其是通过适应性进化筛选到两株丁醇耐受菌,正丁醇产量从8.94 mg/L提高到25.5 mg/L,提高2.9倍;继而整合基因组和代谢组分析发现耐受菌株不但代谢网络拓扑结构发生明显改变,更重要是揭示基因组上编码钾离子/氢离子反转运通道蛋白基因(kefB)发生SNP突变,是造成菌株耐受性提高的关键因子。这些发现为提高微生物对醇类耐受能力提供重要分子理论基础,拓展生物燃料合成强化的技术策略。该科研成果出版在生物工程类顶级期刊《Biotechnology for Biofuels》上(2016, DOI: 10.1186/s13068-016-0497-y)。

作者:文/许菲菲 图/安胜    阅读:

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