代谢工程改造谷氨酸棒杆菌生产萜类生物燃料α-红没药烯的研究

《World Journal of Microbiology and Biotechnology》：Production of the terpenoid-based biofuel α-bisabolene by metabolically engineered Corynebacterium glutamicum

为应对化石资源枯竭及气候变化挑战，研究人员开展了基于代谢工程改造谷氨酸棒杆菌生产萜类生物燃料α-红没药烯的研究。通过筛选异丙基肉豆蔻酸酯作为原位产物回收溶剂，在甘油/阿拉伯糖/木糖等非粮碳源上实现产量87.1±7.1 mg/L，经dxs/idi基因过表达优化后产量提升至296.5±15.9 mg/L，为可持续生物燃料开发提供新策略。

　　

面对化石资源枯竭及其对气候变化的负面影响，开发可持续的可再生替代燃料迫在眉睫。基于微生物发酵的先进燃料为减少石油依赖提供了新路径。其中，萜类化合物因其作为生物燃料的应用潜力备受关注。α-红没药烯作为一种植物来源的倍半萜，凭借高能量密度和优异燃烧特性成为潜在柴油替代品。

本研究首次对生物技术常用革兰氏阳性菌——谷氨酸棒杆菌进行代谢工程改造，成功实现α-红没药烯的生物合成。实验表明，该菌株在高达1 g/L外源α-红没药烯存在下仍保持稳健生长，证明其作为生产宿主的适应性。通过比较不同原位产物回收溶剂，发现异丙基肉豆蔻酸酯捕获效率最佳，初步产量达87.1±7.1 mg/L。

为规避"粮糖之争"，研究团队成功利用甘油、阿拉伯糖和木糖等非粮碳源合成α-红没药烯。通过过表达MEP通路关键基因dxs和idi，产量显著提升至296.5±15.9 mg/L。该研究不仅拓展了谷氨酸棒杆菌的生物燃料产物谱系，更为基于替代碳源的绿色生物制造提供了技术支撑。