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β-石竹烯是一种植物来源的倍半萜，被认为是航空燃料的一种很有前途的成分。微藻可以转化 CO2通过光合作用转化为富含能量的化学品，使其成为可持续生产倍半萜的潜在平台。然而，微藻中的异源倍半萜合生产仍处于起步阶段，真核光合微生物中 β-石竹烯的产生尚未见报道。
近日，大连理工大学生物工程学院智能生物制造教育部重点实验室孔凡涛副教授研究团队在生物工程及技术领域国际权威经典期刊Biotechnology and Bioengineering发表题为Photoproduction of Aviation Fuel β-Caryophyllene from the Eukaryotic Green Microalga Chlamydomonas reinhardtii的研究论文，利用合成生物学实现了真核微藻光自养合成航空燃料 β-石竹烯。
该研究通过异源表达 β-石竹烯合酶 （QHS），成功地在模型真核微藻 Chlamydomonas reinhardtii 中产生了 β-石竹烯。在表达 QHS 的藻株中过表达 2-C-甲基-D-赤藓糖醇 4-磷酸途径的关键酶藻株中（QHS-DXS-HDR-18），β-石竹烯的产生比 QHS 的单一表达 （QHS-28） 高 17 倍。此外，异戊烯基二磷酸异构酶 （CrIDI） 进一步过表达的QHS-DXS-HDR-CrIDI-16 中 β-石竹烯的产量高达 480.6 μg/L，与亲本藻株 QHS-DXS-HDR-18 相比增加了 1.8 倍。在光生物反应器的光合自养和光混合营养条件下，QHS-DXS-HDR-CrIDI-16 中的 β-石竹烯产量分别达到 854.7 和 1016.8 μg/L。值得注意的是，与未转化的藻株相比，本研究中产生的所有产生 β-石竹烯的藻株均未对细胞生长和光合作用活性产生不利影响。该研首次成功在真核微藻 C. reinhardtii 中生产 β-石竹烯，开发了一种增加真核光合微生物中倍半萜产量的新策略。
莱茵衣藻生物合成异源β-石竹烯的基因工程示意图
大连理工大学为第一单位，孔凡涛为唯一通讯作者。论文第一作者为大连理工大学研究生，中国科学院沈阳应用生态研究所研究人员参与本项目研究。
文章链接：
https://doi.org/10.1002/bit.28898
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