近期，我校生物工程学院徐建中课题组在代谢改造谷氨酸棒杆菌以淀粉为主要原料一步发酵生产L-赖氨酸方面取得重要进展，研究成果“Rational reformation ofCorynebacterium glutamicumfor producing L‑lysine by one‑step fermentation from raw corn starch”正式发表于Applied Microbiology and Biotechnology (IF=4.813) (https://doi.org/10.1007/s00253-021-11714-z)。
L-赖氨酸是人类和动物必需的氨基酸，已广泛应用于饲料工业、食品工业和制药业。目前L-赖氨酸发酵生产以葡萄糖为主要原料，而葡萄糖主要通过酸或酶催化从淀粉中产生，这都为生产L-赖氨酸增加了成本。因此，如何提高淀粉的使用效率或简化淀粉的处理过程已成为工业赖氨酸发酵中需要解决的关键问题。
徐建中副教授团队采用“传统育种”和“基因工程育种”相结合的方法，对谷氨酸棒杆菌进行系统性改造，发现使该菌能够以淀粉为主要原料高效生产L-赖氨酸的两个关键因素：一是使该菌能够在高温下正常生长从而为高活性淀粉水解酶提供环境；二是将最适外源淀粉水解酶在谷氨酸棒杆菌中成功表达从而使该菌具有降解淀粉的能力。该研究通过适应性实验室进化、异源表达淀粉水解酶、重组双功能酶的融合表达和发酵验证等实验，成功实现将菌株耐高温的性能和高效降解淀粉的能力结合到一株产L-赖氨酸的谷氨酸棒杆菌中，使其能够以淀粉为主要原料高效地生产L-赖氨酸。这是首次报道的以淀粉为主要原料一步法高效合成L-赖氨酸的工程化产生菌，为实现以淀粉为主要原料工业化生产氨基酸提供理论基础和技术支持。
徐建中副教授为论文通讯作者，生物工程学院硕士生李昌隆为第一作者。上述研究工作得到了国家重点研发计划项目(2021YFC2100900)、江南大学工业生物技术教育部重点实验室资金(KLIB-KF 202004)。
图一 在不同温度下菌株在LBG平板上和摇瓶中的生长情况
图二 AA-GA或GA-AA融合酶对谷氨酸棒杆菌降解淀粉和发酵性能的影响
