研究團隊將釀酒酵母進行系統改造 最終獲“玫瑰酵母”菌株

植物揮發性萜類(PVT)是鮮花、水果和蔬菜中風味、香味物質的主要組成成分，其中包括人們熟知的啤酒花精油、玫瑰精油等等。目前，PVT類化合物超過1.8萬種，絕大部分為單萜和倍半萜化合物，在香精香料、醫藥化工、食品加工、農業等領域應用廣泛。

為了實現玫瑰精油等PVT類化合物的替代生產，中國科學院天津工業生物技術研究所研究員張學禮帶領微生物代謝工程研究團隊，首先將釀酒酵母進行了系統改造，并在此基礎上通過玫瑰精油途徑的引入和優化，最終獲得的“玫瑰酵母”菌株，能使5升發酵罐中玫瑰精油產量達5克/升。相關研究成果發表在國際期刊《綠色化學》上，并申請了4項專利。

用合成生物學技術創建“人工細胞工廠”進行玫瑰精油等PVT類化合物的發酵生產，是頗具潛力的方式。張學禮團隊在釀酒酵母中篩選到代謝截流效果顯著優于經典動態調控啟動子ERG1的功能元件——ERG7啟動子。通過ERG7啟動子的應用，以及玫瑰醇生物合成模塊的表達和優化，最終獲得讓玫瑰醇產量達6克/升的工程菌。

在此基礎上，研究人員又將香葉醇—玫瑰醇合成模塊、橙花醇合成模塊整合到同一底盤菌株中，創建了國際上首個同時生產天然玫瑰精油3種主要單萜組分的“玫瑰酵母”菌株。在搖瓶發酵中，該菌株單萜總產量達120毫克/升，而且與天然大馬士革玫瑰精油中3種組分的比例接近。“玫瑰酵母”菌株在5升發酵罐中混合精油產量可達5克/升，預計綜合成本將節約90%。

科研團隊還將研發策略進行拓展，開發了高產單萜和倍半萜的平臺酵母，使目標產物產量得到大幅提升。該研究為實現玫瑰精油等植物揮發性萜類的高效異源生物合成奠定了基礎。(科技日報記者 陳曦)