遗传背景依赖性调控FlbE提升黑曲霉形态调控与柠檬酸生产

本研究通过CRISPR/Cas9介导的Tet-on启动子替换技术，在两种黑曲霉（Aspergillus niger）工业菌株中构建了可滴定调控的flbE表达突变体，揭示了FlbE在形态发育（如菌丝球形成与产孢）和代谢调控（如柠檬酸合成与胞外水解酶表达）中的多效性且遗传背景依赖的功能。研究首次发现flbE抑制可显著减小菌球尺寸并提高柠檬酸产量22.7%，为工业菌株形态工程与代谢优化提供了新靶点。

　　

Highlight

FlbE在不同遗传背景的黑曲霉菌株中表现出功能多样性：在蛋白生产菌株MA70.15中调控产孢，而在柠檬酸生产菌株D353.8中主要影响菌丝球形态与代谢流。

The divergent effect of FlbE on conidiophore development in A. niger MA70.15 and D353.8

尽管FlbE在曲霉属中被广泛认为是通过关键转录因子BrlA调控分生孢子形成的上游发育调节因子，但本研究发现在黑曲霉中其功能具有显著的菌株特异性。在蛋白生产菌株MA70.15中，flbE缺失导致产孢缺陷，而在柠檬酸生产菌株D353.8中，flbE缺失并未影响产孢，但显著改变了菌丝球的形态结构。这一结果表明，FlbE的功能受到遗传背景的强烈调制，暗示其在进化中可能发生了功能分化或调控网络的重构。

Conclusions

总而言之，本研究揭示了flbE在黑曲霉中作为一个整合形态发生与代谢适应的多效性调控枢纽。除了其先前已知的参与无性发育的作用外，flbE还被证明能够影响菌株特异性产孢、调节菌丝生长和菌球形态，并重编程与发育信号、胞外酶生产和碳代谢相关的转录网络。特别值得注意的是，在柠檬酸高产菌株D353.8中抑制flbE表达可诱导更紧凑的菌球形态，并显著提升柠檬酸产量，这为通过靶向形态相关基因实现工业发酵过程的代谢优化提供了新思路。