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1,8 - 桉叶素（1,8-Cineole）应用广泛，但传统生产方式存在弊端。研究人员以解脂耶氏酵母为宿主，通过代谢和培养基工程策略开展研究。成功获得 4.68 mg/L 的 1,8 - 桉叶素，实现废物利用，为萜类生物合成及废物增值提供新途径。
在生物制造领域，萜类化合物一直备受关注。1,8 - 桉叶素作为一种重要的单萜，在医药、香料、生物燃料等多个行业都有着广泛应用。传统的 1,8 - 桉叶素获取方式主要有两种，从桉树等植物中提取和化学合成。从植物提取，不仅产量低，还受季节影响，原料供应不稳定；化学合成则面临成本高、纯度难保证、污染环境等问题。为了解决这些困境，科研人员不断探索新的生产方法，利用微生物细胞工厂进行 1,8 - 桉叶素的生物合成成为热门研究方向。
在此背景下，来自国内的研究人员开展了一项旨在利用解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）实现 1,8 - 桉叶素可持续生产的研究。他们通过一系列复杂的工程策略，在解脂耶氏酵母中成功实现了 1,8 - 桉叶素的合成，这一成果发表在《Enzyme and Microbial Technology》上。该研究意义重大，为萜类生物合成开辟了新的可持续路径，也为废弃物资源化利用提供了新思路。
研究人员在此次研究中，主要运用了以下几种关键技术方法：首先是基因编辑技术 CRISPR-Cas9，通过该技术将来自Streptomyces clavuligerus的 1,8 - 桉叶素合酶基因整合到解脂耶氏酵母基因组中；其次是基因过表达技术，过表达甲羟戊酸（MVA）途径中的关键基因HMG1和IDI1 ；还对 Erg20p 进行双突变操作。此外，对培养基的碳源、氮源以及添加物进行优化筛选。
异源表达 1,8 - 桉叶素合酶实现 1,8 - 桉叶素在解脂耶氏酵母中的合成
自然界中，植物通过 1,8 - 桉叶素合酶作用于底物香叶基焦磷酸（GPP）合成 1,8 - 桉叶素，植物合成 GPP 有甲基赤藓糖醇磷酸（MEP）和 MVA 两条途径。解脂耶氏酵母虽没有 MEP 途径，但具有天然的 MVA 途径。研究人员利用 CRISPR-Cas9 技术将 1,8 - 桉叶素合酶基因导入解脂耶氏酵母，开启了在该酵母中合成 1,8 - 桉叶素的探索。
优化代谢途径提高 1,8 - 桉叶素产量
研究人员过表达 MVA 途径关键基因HMG1和IDI1，同时对 Erg20p 进行双突变。结果发现，这些操作增强了流向香叶基焦磷酸（GPP）的代谢通量，进而提高了 1,8 - 桉叶素的产量。这表明对解脂耶氏酵母自身代谢途径的优化，能有效提升目标产物的合成能力。
培养基优化促进 1,8 - 桉叶素生产
研究人员对解脂耶氏酵母的培养基进行优化，测试不同碳源、氮源以及添加 MgSO4的效果。最终发现，当以 5% 废食用油（WCO）为碳源时，工程菌株不仅能生产出 4.68 mg/L 的 1,8 - 桉叶素，还积累了 1108.53 mg/L 的细胞内角鲨烯。这说明优化培养基成分，能为 1,8 - 桉叶素的合成提供更有利的环境。
研究人员通过代谢工程、蛋白质工程和培养基优化，成功利用解脂耶氏酵母实现了 1,8 - 桉叶素的合成。共表达tHMG1和IDI1 ，结合 Erg20p 突变，显著提高了 1,8 - 桉叶素产量；培养基优化后，工程菌株相比仅表达CnSA的亲本菌株，产量提升了 28 倍。同时，利用 WCO 作为碳源，实现了废物资源化利用。
不过，目前 1,8 - 桉叶素的产量还有提升空间，后续还需进一步研究如何更精准地调控细胞内代谢通量，使其更多地流向 1,8 - 桉叶素合成途径。但无论如何，这项研究为 1,8 - 桉叶素的可持续生产奠定了坚实基础，为生物制造领域提供了新的技术参考，在推动绿色生物产业发展方面具有重要意义。
