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摘要
倍半萜类化合物(sesquiterpenoids)α-新丁香三环烯(α-neoclovene)和β-石竹烯(β-caryophyllene)都是人参挥发油中的主要组成成分,不仅具有重要的药用开发价值,而且在高能量密度生物能源的开发中也受到关注。然而,它们在人参和其他植物中含量均十分稀少且难以分离纯化,其开发与应用研究严重滞后。本研究利用天然产物合成生物学的方法,以BY4742为出发菌株构建了高产倍半萜类化合物前体FPP的通用底盘菌株SQTBY03。在此底盘菌株中异源表达了密码子优化的植物内生真菌Hypoxylon sp. EC38来源的多产物倍半萜合酶元件基因ec38-cs和黄花蒿(Artemisia annua)来源的倍半萜合酶元件基因QHS1,分别构建了合成α-新丁香三环烯和β-石竹烯的两个倍半萜细胞工厂NCVBY01和CPLBY01。细胞工厂NCVBY01的主要倍半萜产物为α-新丁香三环烯(>39%),细胞工厂CPLBY01的主要产物为β-石竹烯(>96%)。它们的摇瓶发酵产量分别达到25.8 mg/L和250.4 mg/L。通过在1.3 L发酵罐中进行批次补料发酵,细胞工厂NCVBY01合成α-新丁香三环烯的产量达到了487.1 mg/L,为目前首次在微生物细胞工厂中合成α-新丁香三环烯;CPLBY01合成β-石竹烯的产量达到2949.1 mg/L,为目前报道的最高水平。上述研究成果为α-新丁香三环烯和β-石竹烯的规模化制备提供新的途径。
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