青島農(nóng)業(yè)大學(xué)：十年攻關(guān) 讓一株光合細(xì)菌“吃碳吐金”

中國教育報(bào)-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 焦以璇）近日，記者從青島農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，該校生命科學(xué)學(xué)院副教授李美潔帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)近十年攻關(guān)，對一株名為沼澤紅假單胞菌的光合細(xì)菌進(jìn)行系統(tǒng)性研究與工程化改造，成功構(gòu)建起以二氧化碳為核心碳源、協(xié)同利用廢棄碳源的新型光合固碳平臺。這株傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)環(huán)保領(lǐng)域的“老兵”，如今已蛻變升級為能高效合成番茄紅素、蝦青素、異戊二烯等高值化合物的“微生物細(xì)胞工廠”。相關(guān)成果已發(fā)表在《綠色化學(xué)》《微生物學(xué)前沿》等國際學(xué)術(shù)期刊上。

沼澤紅假單胞菌是一種紫色非硫細(xì)菌，天然具備代謝方式多樣、碳源利用廣泛的獨(dú)特優(yōu)勢。它既能通過光合自養(yǎng)方式固定二氧化碳，又能利用有機(jī)廢物進(jìn)行異養(yǎng)生長，被廣泛應(yīng)用于廢水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖、畜牧業(yè)等領(lǐng)域。然而在李美潔團(tuán)隊(duì)手中，這株“環(huán)境衛(wèi)士”完成了從傳統(tǒng)應(yīng)用到綠色制造的功能跨越。

研究團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用適應(yīng)性進(jìn)化、隨機(jī)突變、大規(guī)模篩選等策略，選育出高固碳效率的菌株；再通過基因編輯、膜工程、代謝工程等多個(gè)合成生物學(xué)技術(shù)，逐步提升了菌株的萜烯合成效率。最終，團(tuán)隊(duì)成功打通了從木質(zhì)素降解到高值萜烯化合物合成的完整代謝通路，以二氧化碳為主要原料，協(xié)同利用甘油（生物柴油副產(chǎn)物）、木質(zhì)素（農(nóng)林廢棄物）等廢棄碳源，高效合成了多種高附加值產(chǎn)物。

值得一提的是，團(tuán)隊(duì)還通過適應(yīng)性進(jìn)化獲得了耐鹽菌株RPAS-11，可在高達(dá)4.5%的鹽濃度下正常生長，為利用海水進(jìn)行開放式發(fā)酵、降低生產(chǎn)成本提供了可能。耐鹽機(jī)制研究表明，類胡蘿卜素尤其是紫菌紅素的積累，在抗鹽脅迫中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)的核心關(guān)鍵技術(shù)專利已成功實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化。這標(biāo)志著相關(guān)研究成果正式邁入產(chǎn)業(yè)化階段，為利用工業(yè)廢氣與農(nóng)林廢棄物綠色合成高附加值化合物提供了可復(fù)制的技術(shù)路徑。

作者：焦以璇