合成生物技术改造产醇梭菌，海藻“变身”生物燃料 - 海洋生物燃料技术

长期以来，全球化石燃料需求巨大，但化石燃料的枯竭与随之而来的环境污染，均促使人们寻找可再生、可持续的化石燃料替代物，探索工业应用的有效合成制造模式。

区别于生物乙醇的另一种潜在的生物燃料，生物丁醇具备热含量高，挥发性、吸湿性和腐蚀性低的优良特质。近年来，丁醇的生物合成，尤其通过利用低廉且丰富的生物质作为原料的生产方式，其生产过程污染物排放低、可再生和可持续性等特点备受学术与工业界关注。

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传统的生物丁醇发酵是由各种产溶剂梭菌经丙酮-丁醇-乙醇（ABE）途径进行的，而这一过程的工业化过程存在一系列急需解决的难题，如菌株的溶剂耐受性、产酸和产溶剂之间的复杂调节、副产物的积累以及碳源代谢谢物阻遏（CCR）现象等。

因此，为了克服上述限制生物丁醇工业发展的挑战，态创生物研发团队和汕头大学生物能源团队进行联合研发攻坚，依托多物质量产生物制造平台，通过合成生物学技术对利用海洋生物质生产丁醇代谢路径进行基因调控，从而建立其高效生物转化体系。简单来说，其过程是以海藻生物质为原料，通过基因改造优化产溶剂梭菌底盘，使其转化生物丁醇的产量和效率大幅提升。

近日，Science of the Total Environment（IF=10.753）在线发表了态创生物研发团队和汕头大学生物能源团队的研究成果论文“Elimination of carbon catabolite repression through gene-modifying asolventogenic Clostridiumsp. strain WK to enhance butanol production from the galactose-rich red seaweed”（Sci.Total Environ.Volume 861, 2023, 160559）。

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论文主要通过转录分析，确认产溶剂野生型菌株的编码半乳糖代谢途径（Leloir pathway）的关键基因（galK和galT）共同表达，并利用共表达的方式，进一步证明它们能显著消除CCR现象，并促使底物的利用率与丁醇合成效率的显著增强。

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此外，通过优化与建立了以石花菜为代表的海藻生物质利用体系，工程菌株能有效地协同利用生物质中的半乳糖和葡萄糖，生物质中最佳产糖量与生物丁醇的最高合成量分别达到了20.31 g/L和7.8 g/L，相较于野生菌菌株，这两项数值分别提高了62.35 %和61.49 %。

态创生物研发团队的此次研究，首次发现通过分析红藻生物质的组成及其分解代谢的代谢调节机制，探索可以利用海藻生物质转化生物丁醇的可能性，不仅如此，这项工作也开辟出一条新思路，即基于高性价比、可持续的“蓝色粮仓”原料实现多物质合成的未来“细胞工厂”。

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态创生物致力以合成生物技术迭代绿色生产与供给，该项研究开拓了多元醇、生物燃料以及大宗材料如PBS的合成之路。此前，态创生物与南京工业大学联手启动的全生物基PBS可降解材料项目，为“白色污染”开出了“绿色良方”。

目前，态创生物专利论文成果达60余项；在库物质达50余种，包括小分子肽、赤藓糖醇和大宗材料，可为科技护肤、食品饮料、家居清洁、生物医药等领域提供研产一体化解决方案。态创生物致力以科研驱动生产，让合成生物的科研创新更高效地进入产业应用，让绿色生物制造走进千行百业、千家万户。万物生长，未来可期。

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/态创脑花部出品/