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近日，記者從青島農業(yè)大學獲悉，該校副教授李美潔帶領團隊用了近十年時間，對沼澤紅假單胞菌進行系統(tǒng)性研究與工程化改造，使之從一株能夠“吃碳”的光合細菌，成為能高效合成番茄紅素、蝦青素、異戊二烯等多種高值化合物的“微生物細胞工廠”，構建起以二氧化碳為核心碳源、協(xié)同利用廢棄碳源的新型光合固碳平臺。

沼澤紅假單胞菌是一種紫色非硫細菌，天生具有代謝方式多樣、碳源利用廣泛、天然產物豐富的特性。它被廣泛應用于廢水處理、水產養(yǎng)殖、畜牧業(yè)等領域。但在李美潔團隊手中，這株“環(huán)境衛(wèi)士”完成了從傳統(tǒng)應用到綠色制造的蛻變。

研究團隊綜合運用適應性進化、隨機突變、大規(guī)模篩選等策略，選育出高固碳效率的菌株；然后，再通過基因編輯、篩選、膜工程、代謝工程、培養(yǎng)條件優(yōu)化等多個合成生物學技術，逐步提升菌株的萜烯合成效率，成功構建起新型光合細菌平臺。該平臺以二氧化碳為主要原料，同時協(xié)同利用甘油（生物柴油副產物）、木質素（農林廢棄物）等廢棄碳源，高效合成番茄紅素、蝦青素、異戊二烯等多種高附加值產物。

值得一提的是，團隊還通過適應性進化獲得了耐鹽菌株RPAS-11，能在高達4.5%的鹽濃度下生長，為利用海水進行開放式發(fā)酵、降低生產成本提供了可能。耐鹽機制研究表明，類胡蘿卜素尤其是紫菌紅素的積累，在抗鹽脅迫中發(fā)揮了關鍵作用。

“我們不僅實現(xiàn)了番茄紅素產量的突破，還首次在沼澤紅假單胞菌中實現(xiàn)了蝦青素和異戊二烯的合成，同時解決了菌株的耐鹽問題。”李美潔說，相關成果已發(fā)表在《綠色化學》《微生物學前沿》等國際學術期刊上。

記者獲悉，研究團隊的關鍵技術專利已經以百萬元價格轉讓，創(chuàng)造了山東省“光合固碳”領域單筆專利轉讓金額的新紀錄。這標志著該研究成果正式邁入產業(yè)化階段，為利用工業(yè)廢氣與農林廢棄物綠色合成高附加值化合物，提供了可復制的技術路徑。

（受訪者供圖）