摘要：近日，中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称天津工业生物技术研究所）营养资源生物合成团队在木质素生物合成微生物油脂和蛋白方面取得新突破。该研究通过创新性融合基因组碱基编辑技术与液滴微流控超高通量筛选策略，成功构建出高效降解木质素并同步合成油脂与蛋白的工程菌

近日，中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称天津工业生物技术研究所）营养资源生物合成团队在木质素生物合成微生物油脂和蛋白方面取得新突破。该研究通过创新性融合基因组碱基编辑技术与液滴微流控超高通量筛选策略，成功构建出高效降解木质素并同步合成油脂与蛋白的工程菌株，为木质素资源的高值化利用和绿色生物制造开辟了新路径。

木质素作为植物细胞壁的主要组分之一，是自然界储量最丰富的可再生芳香族聚合物，全球每年产生的农林废弃物和造纸工业副产木质素总量超过5000万吨。然而，因其复杂的三维网状结构和化学顽固性，木质素的高效生物降解与转化一直是工业生物技术领域的重大挑战。现有技术面临降解酶系效率低、优良菌株选育周期长、细胞内碳流定向调控难等多重瓶颈。

针对这一难题，天津工业生物技术研究所研究团队以具有木质素降解能力的棒状弯孢霉（Curvularia clavata）为底盘菌株，构建了铜离子诱导的MCM5-AID碱基编辑系统，在全基因组范围内实现了随机、高效的C-to-T和G-A突变，显著提升了菌株的遗传多样性。在此基础上，团队利用液滴微流控高通量筛选技术，成功选育出漆酶活性显著提升的突变株M6。该菌株漆酶活性达到228.58 U/L，较出发菌株大幅提高了75%。

研究团队相关负责人介绍，在以木质素为主要碳源的摇瓶发酵条件下，突变株M6在保持菌体蛋白含量稳定于33%的同时，油脂积累量达到细胞干重的49%。进一步在5升发酵罐中扩大培养时，漆酶活性提升至240.43 U/L，菌体油脂含量达51%，油脂与蛋白总含量占菌体干重的84%，展现出优异的稳定性和工业化应用潜力。

同时，通过整合转录组与基因组分析，研究团队发现突变株M6中脂肪酸合成、固醇代谢及甘油酯代谢途径的多个关键基因表达显著上调，与木质素降解相关的漆酶编码基因也呈现高表达水平。这些协同调控效应共同驱动细胞内碳代谢流向脂质合成途径的高效转化，从分子层面揭示了菌株性能提升的机制。

这项研究成果实现了以木质素为原料，高效合成微生物油脂和蛋白质的技术突破，对推进秸秆等农业副产物的绿色生物制造具有重要意义。据悉，该研究工作得到中国科学院战略先导科技专项和中央引导地方科技发展专项的支持，相关技术已获授权发明专利2项，研究成果发表于国际知名期刊《Bioresource Technology》。

来源：单行科技