代谢工程改造裂殖壶菌强化木糖利用与抑制剂耐受性实现玉米秸秆水解液高效生产DHA

本研究通过重构裂殖壶菌木糖代谢途径（过表达XI/XK基因）并结合适应性实验室进化（ALE），成功获得工程菌株OIK-60，使其在玉米秸秆水解液（CSH）中脂质产量提升至0.150 g/g糖。蛋白质组学揭示NADPH供应不足是关键限制因素，通过添加2 g/L苹果酸增强NADPH供给，最终使DHA脂质产量达到6.8 g/L（0.196 g/g糖），为木质纤维素生物质的高值化利用提供了创新策略。

　　

Highlight

增强裂殖壶菌的木糖利用能力

众所周知，微生物通过依赖木糖异构酶（XI）的异构化途径或氧化途径利用木糖——在氧化途径中，木糖通过木糖还原酶（XR）和木糖醇脱氢酶（XDH）转化为木酮糖，再经木酮糖激酶（XK）作用转化为木酮糖-5-磷酸，并进入磷酸戊糖途径。先前研究发现裂殖壶菌缺乏完整的木糖代谢途径，缺失XI、XK和XDH等功能，这是其主要限制因素。

结论

总之，本研究利用木质纤维素生物质（特别是CSH）作为碳源生产DHA脂质。通过增强裂殖壶菌的木糖代谢并结合进一步的适应性实验室进化（ALE），工程菌株OIK-60在80 g/L CSH中的脂质产量达到0.150 g/g糖。脂质组学证实CSH环境不利于NADPH的产生，但添加2 g/L苹果酸可以增强NADPH供应。最终获得的脂质产量达到15.7 g/L（其中包含具体DHA含量数据），脂质产量达到0.196 g/g糖。