光与共底物协同驱动的小球藻木糖醇生物合成策略与机制：木糖醇生产新模式

【编辑推荐】本研究创新性地提出光与共底物协同驱动（LCSD）策略，揭示小球藻（Chlorella sorokiniana）在M-4Glu+12Xyl条件下木糖醇产量提升至2.33 g/L（较对照组提高3.3倍）的机制，通过转录组分析阐明磷酸果糖激酶（PFK）、ABC转运蛋白等关键基因的调控网络，为木质纤维素农业废弃物的可持续转化及藻类生物精炼提供新范式。

　　

【Highlight】

光与共底物协同驱动（LCSD）条件下小球藻的木糖醇生物合成机制

【研究亮点】

• 葡萄糖共底物（4 g/L）与木糖（12 g/L）在光照下协同作用，使木糖醇产量飙升至2.33 g/L，比无葡萄糖组（M-12Xyl）提高3.3倍

• 转录组分析显示：LCSD像"基因开关"一样激活磷酸果糖激酶（PFK）基因，为木糖还原酶（XR）提供充足NADPH；同时糖ABC转运渗透酶和ATP依赖渗透酶化身"分子快递员"，加速木糖/木糖醇运输

• 代谢通路调控中，LCSD巧妙按下木酮糖激酶（XK）和醛脱氢酶（ALD）的"暂停键"，阻断木糖醇分解代谢

【结论】

本研究首次揭示LCSD策略如何像"光合工厂"般驱动小球藻高效合成木糖醇：共底物葡萄糖不仅缓解木糖对藻类生长的抑制，还通过激活碳固定和能量合成途径（碳水化合物/蛋白质/脂质积累提升15-20%），实现"一藻三用"——既生产高值化合物，又固定CO₂，还能生成生物能源前体。该发现为木质纤维素废弃物的"零碳升级"提供了全新解决方案。