溫室效應主要由二氧化碳排放過多引起，影響全球氣候和生態環境。產乙酸菌能夠固定二氧化碳，并在自養條件下生產乙酸、乙醇、丁醇等高價值化學品，具有實現減排和資源循環利用的雙重潛力。目前，該菌已實現規模化生產，年乙醇產量超過9萬噸。盡管該菌在工業上已有應用，但其遺傳和代謝工程工具尚不完善，缺乏適用于嚴格厭氧環境的熒光蛋白報告系統（FPAR）和啟動子庫，因此限制了其代謝工程的發展。
針對上述問題，中國科學院天津工業生物技術研究所研究員李德茂團隊聯合哈爾濱工業大學教授陳國福團隊開發出專用于乙醇梭菌的FPAR系統。該系統可在無氧條件下自主發光，無需添加外源熒光配體，簡化了實驗流程并避免了潛在細胞毒性。同時，研究人員利用FPAR系統實現了自產乙醇梭菌在合成氣發酵過程中基因表達的實時可視化監測。實驗表明，該系統對菌體生長無顯著影響，且在嚴格厭氧和工業發酵條件下均保持穩定性能。進一步，研究人員基于FPAR系統，對天然啟動子進行工程改造，并構建了包含20個強度梯度的組成型啟動子庫和誘導型啟動子庫。該庫為精準調控代謝通路提供了“調控開關”，使科研人員能夠像調節“音量旋鈕”一樣精細控制目標基因表達水平。
這一研究填補了自產乙醇梭菌合成生物學工具的空缺。同時，該研究通過FPAR系統，可實時優化菌株的代謝網絡，為構建高效“細胞工廠”提供了標準化元件，顯著提升了工業廢氣轉化效率和化學品產率，有望推動合成氣發酵技術的產業化升級。
近日，相關研究成果發表在《國際生物大分子》上。研究工作得到科學技術部、中國科學院、天津市等的支持。
論文鏈接
乙醇梭菌熒光蛋白厭氧報告系統（FPAR）篩選及其啟動子文庫的構建流程
本文鏈接：科學家開發出助力工業菌株合成氣高效轉化的厭氧熒光報告系統http://www.sq15.cn/show-12-1108-0.html
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