系统改造酿酒酵母 获得“玫瑰酵母”菌株

植物挥发性萜类（PVT）是鲜花、水果和蔬菜中风味、香味物质的主要组成成分，其中包括人们熟知的啤酒花精油、玫瑰精油等等。目前，PVT类化合物超过1.8万种，绝大部分为单萜和倍半萜化合物，在香精香料、医药化工、食品加工、农业等领域应用广泛。

为了实现玫瑰精油等PVT类化合物的替代生产，中国科学院天津工业生物技术研究所研究员张学礼带领微生物代谢工程研究团队，首先将酿酒酵母进行了系统改造，并在此基础上通过玫瑰精油途径的引入和优化，最终获得的“玫瑰酵母”菌株，能使5升发酵罐中玫瑰精油产量达5克/升。相关研究成果发表在国际期刊《绿色化学》上，并申请了4项专利。

用合成生物学技术创建“人工细胞工厂”进行玫瑰精油等PVT类化合物的发酵生产，是颇具潜力的方式。张学礼团队在酿酒酵母中筛选到代谢截流效果显著优于经典动态调控启动子ERG1的功能元件——ERG7启动子。通过ERG7启动子的应用，以及玫瑰醇生物合成模块的表达和优化，最终获得让玫瑰醇产量达6克/升的工程菌。

在此基础上，研究人员又将香叶醇—玫瑰醇合成模块、橙花醇合成模块整合到同一底盘菌株中，创建了国际上首个同时生产天然玫瑰精油3种主要单萜组分的“玫瑰酵母”菌株。在摇瓶发酵中，该菌株单萜总产量达120毫克/升，而且与天然大马士革玫瑰精油中3种组分的比例接近。“玫瑰酵母”菌株在5升发酵罐中混合精油产量可达5克/升，预计综合成本将节约90%。

科研团队还将研发策略进行拓展，开发了高产单萜和倍半萜的平台酵母，使目标产物产量得到大幅提升。该研究为实现玫瑰精油等植物挥发性萜类的高效异源生物合成奠定了基础。（陈曦）