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)以微生物作為細胞工廠直接合成乙烯成為新的研究熱點。
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隊研究人員以光合微生物藍細菌集胞藻pcc6803作為宿主細胞，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。
因藍細菌三羧酸循環(huán)相對獨特，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)同時進一步提高乙烯產(chǎn)量，研究人員敲除了乙烯合成菌株odgc和ssadh的編碼基因，同時在這兩個位點各引入一份 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，基因工程藍細菌的乙烯產(chǎn)能最終可達9.7mll -1h-1，為目前報道的最高水平。
上述研究得到了中科院“百人計劃”和山東省“泰山學(xué)者”等項目支持。
