乙烯是一種重要的基礎(chǔ)化工原料。近年來，由生物質(zhì)資源生產(chǎn)乙醇、乙醇再經(jīng)催化轉(zhuǎn)化制備乙烯相關(guān)研究已經(jīng)取得一些定展，而利用基因工程技術(shù)以微生物作為細(xì)胞工廠直接合成乙烯成為新的研究熱點(diǎn)。
日前，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所微生物代謝工程團(tuán)隊(duì)研究人員以光合微生物藍(lán)細(xì)菌集胞藻pcc6803作為宿主細(xì)胞，通過引入來源于丁香假單胞菌（ pseudomonassyringae）的乙烯合成酶（efe）基因，構(gòu)建了一條耦合乙烯合成的三羧酸循環(huán)替代路徑，實(shí)現(xiàn)了在單一生物體系內(nèi)利用太陽能和co 2直接合成乙烯，并通過進(jìn)一步研究提高了乙烯產(chǎn)量。相關(guān)成果已在線發(fā)表于greenchemistry雜志。
因藍(lán)細(xì)菌三羧酸循環(huán)相對(duì)獨(dú)特，缺乏α-酮戊二酸脫氫酶，α-酮戊二酸到琥珀酸的轉(zhuǎn)化，可由α-酮戊二酸脫羧酶（ogdc）和琥珀酸半醛脫氫酶（ssadh）催化完成。為增加efe的直接底物α-酮戊二酸的供應(yīng)同時(shí)進(jìn)一步提高乙烯產(chǎn)量，研究人員敲除了乙烯合成菌株odgc和ssadh的編碼基因，同時(shí)在這兩個(gè)位點(diǎn)各引入一份 efe拷貝。研究者還在所構(gòu)建的三拷貝efe菌株中表達(dá)了來源于大腸桿菌的α-酮戊二酸通透酶，在外源添加α-酮戊二酸的條件下分析了乙烯合成菌株的碳源分配，從而進(jìn)一步提高了乙烯產(chǎn)量。經(jīng)過培養(yǎng)條件優(yōu)化，基因工程藍(lán)細(xì)菌的乙烯產(chǎn)能最終可達(dá)9.7mll -1h-1，為目前報(bào)道的最高水平。
上述研究得到了中科院“百人計(jì)劃”和山東省“泰山學(xué)者”等項(xiàng)目支持。
