基于Yarrowia lipolytica工程菌株利用甘露醇和大型藻类生物质提取物合成脂肪酸的底盘构建

编辑推荐：为解决大型藻类生物质资源化利用难题，波兰研究人员通过敲除Y. lipolytica的EYD1基因（YALI0F01650g）并过表达DGA1基因（YALI0E32769g），构建了能高效利用褐藻甘露醇提取物的工程菌株AJDA△eyd1Dga1，其脂质产量达3.95 g/L（占生物量31.19%），为第三代生物燃料开发提供了新策略。

　　

在海洋藻类资源日益受到关注的今天，如何高效利用褐藻中丰富的甘露醇成为生物制造领域的新挑战。这种占褐藻干重8-30%的六碳糖醇，传统上因微生物利用率低而难以规模化应用。与此同时，随着化石燃料危机加剧，开发基于可再生资源的微生物油脂技术显得尤为重要。波兰的研究团队Mateusz Szczepańczyk等人在《Microbial Cell Factories》发表的研究，通过改造解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）的代谢网络，成功实现了从褐藻提取物到高附加值脂肪酸的高效转化。

研究团队采用基因敲除与过表达相结合的策略：首先通过Cre-lox系统删除推测的赤藓糖醇脱氢酶基因EYD1（YALI0F01650g），发现该操作意外增强了甘露醇利用能力；随后引入二酰基甘油酰基转移酶基因DGA1（YALI0E32769g）的过表达载体，利用高效电转化技术构建工程菌株。以褐藻Fucus vesiculosus为原料，采用温和水提法获得甘露醇提取物，通过HPLC监测提取效率。发酵实验在C/N比为60的优化培养基中进行，采用GC-FID分析脂肪酸组成。

研究结果部分揭示了一系列重要发现：

1. 生长特性分析显示，EYD1敲除菌株在含5%甘露醇的培养基中生物量达12.67 g/L，较野生型提高50%以上，首次证实该基因参与多醇代谢调控网络。
2. 脂质合成实验中，工程菌株AJDA△eyd1Dga1在纯甘露醇培养基中脂质含量达29.22%（4.13 g/L），脂肪酸产率（Y_FA/S）提升至0.332 g/g，是野生型的8.7倍。
3. 褐藻提取物发酵显示，该菌株能高效利用复杂基质，脂质产量3.95 g/L，其中油酸（C18:1）占比近70%，形成与植物油脂相似的脂肪酸谱。
4. 代谢流分析表明，DGA1过表达促使碳流向三酰甘油（TAG）合成，而EYD1缺失可能解除了对甘露醇转运系统的抑制。

在讨论环节，作者强调该研究具有三重突破：首次阐明EYD1在甘露醇代谢中的调控作用；开发了无需预处理的大型藻类资源转化工艺；创建的底盘细胞可实现22-31%的脂质积累率。与现有技术相比，该方案避免了复杂的藻类水解步骤，直接利用温和提取的甘露醇，使生产成本降低30%以上。值得注意的是，工程菌表现出的渗透压耐受性使其特别适合处理高盐藻类提取物，这种特性在利用海水养殖藻类时更具优势。

这项研究为第三代生物燃料生产提供了新思路，未来可通过进一步优化提取工艺和代谢通路，提高褐藻资源的综合利用率。作者特别指出，该平台技术可扩展至其他海洋多糖的转化应用，为蓝色生物经济发展提供关键技术支撑。