福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院工業(yè)微生物教育部工程中心黃建忠教授團(tuán)隊(duì)祁峰副教授等在食品和農(nóng)業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域刊物《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（SCI一區(qū)，Top, IF=4.192） 發(fā)表題目為“High-level production of indole-3-acetic acid in the metabolically engineered Escherichia coli”的研究論文。在這項(xiàng)研究中，作者首次報(bào)道在大腸桿菌胞內(nèi)建立兩個(gè)全新的IAA微生物合成途徑：即色胺（TAM）和吲哚-3-乙酰胺（IAM）途徑，并通過全細(xì)胞催化和從頭生物合成的方法實(shí)現(xiàn)重組大腸桿菌MG1655高產(chǎn)IAA。

 

　　吲哚-3-乙酸是植物用以調(diào)控生長發(fā)育和生理活動(dòng)的重要化學(xué)物質(zhì)，IAA可以激發(fā)并調(diào)控植物體內(nèi)眾多的生理反應(yīng)，同時(shí)生長素還可以通過與其他激素的相互作用調(diào)節(jié)植物修復(fù)等其他生理活動(dòng)。然而從植物或其內(nèi)生菌株中提取IAA的量極少，難以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。本文利用代謝工程的策略，通過將來自薩氏假單胞菌（Pseudomonas savastanoi）的iaaM基因和來自擬南芥（Arabidopsis thaliana）的ami1基因共表達(dá)構(gòu)建合成IAA的吲哚-3-乙酰胺（IAM）途徑；同時(shí)將來自于長春花（Catharanthus roseus）的tdc基因、黑曲霉菌（Aspergillus niger）的aoc1基因和黑粉菌（Ustilago maydis）的iad1基因共同構(gòu)建合成IAA的TAM途徑。除此之外本文還構(gòu)建了可以利用葡萄糖來生產(chǎn)IAA的從頭合成（de novo）途徑，并通過Crispr/Cas9技術(shù)優(yōu)化胞內(nèi)還原輔因子NADH和NADPH的供給和平衡，獲得能夠從頭合成IAA的高產(chǎn)大腸桿菌菌株。當(dāng)10 g/L L-色氨酸作為底物時(shí)，含有異源IAM途徑的MIA-6菌株的IAA產(chǎn)量最高，達(dá)到7.10g/L（1.34×103mg/gDCW），是全細(xì)胞催化TAM途徑的98.4倍；另外通過提高NAD（P）H的利用率對(duì)IAA從頭合成途徑進(jìn)行優(yōu)化，最后重組菌株MGΔadhE::icd以葡萄糖為底物，獲得的IAA產(chǎn)量提高至906 mg/L。本文以大腸桿菌作為細(xì)胞工廠外源表達(dá)IAM途徑和TAM途徑生產(chǎn)IAA的工作，為高效利用微生物細(xì)胞生產(chǎn)氨基酸衍生物的研究提供了新思路。

 

      福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院工程中心祁峰副教授和黃建忠教授為論文的共同通訊作者，福建師范大學(xué)工業(yè)微生物教育部工程中心和生命科學(xué)學(xué)院細(xì)胞逆境響應(yīng)與代謝調(diào)控省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為通訊單位。2018級(jí)研究生吳弘軒和2019級(jí)研究生楊金花為共同第一作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金和福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院溪源江學(xué)者項(xiàng)目的資助。

 

　　全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c08141