北京时间2024年11月4日18时，Nature Chemical Biology在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心杨晟研究组题为“Engineering a xylose fermenting yeast for lignocellulosic ethanol production”的研究论文。
研究人员开发了一株能高效利用秸秆糖的酵母并揭示其高产机制，已用于商业化生产纤维素乙醇。
图：戊糖酵母高产原理
杨晟实验室研究生张译文与杨俊杰副研究员为共同第一作者，杨晟研究员为通讯作者。蒋宇博士、刁刘洋博士与工程师钱峰慧、刘映淼、陈军以及研究生孔杨杨、王心、王利钰、朱娇与徐舒参与了研发工作。酵母驯化和评估工作得到了诺和新元公司吴文平博士、任海彧博士、里伟博士、Carsten Hjort博士以及杨红艺和Kate Brandon Sutton的协助与指导。安琪酵母公司李志军总监提供了酵母底盘。其中牛瘤胃木糖异构酶编码序列为山东大学鲍晓明教授所发现。“秸酿”高产机制研究得到国家杰出青年科学基金与国家重点研发计划资助。
上海交通大学白凤武教授是纤维素乙醇领域知名专家，他评论说："木质纤维素类生物质水解液含有C5和C6混合糖及各种抑制物，高效菌株是利用这种水解液生产目标产品的先决条件。杨晟教授课题组基于代谢工程理性设计和人工施加并不断增强环境胁迫的适应性进化半理性实验操作，成功选育了可以用于工业化生产的酵母工程菌株，不仅对纤维素乙醇生产具有重要意义，而且建立的方法可以指导其他菌株的改造，生产各种生物基产品。无疑，这一研究进展对提高木质纤维素类生物质生物制造产品生产过程的经济性，支撑经济和社会的可持续发展，是一个重要的里程碑。"
中国科学院院士、天津大学元英进教授是酿酒酵母合成生物学专家，他评论说：“纤维素乙醇的产业示范被列入’十四五”生物经济发展规划’，其大规模推广还存在不少挑战，需要针对不同生物质原料的预处理工艺。杨晟研究员的这项工作不仅揭示了稀酸蒸汽爆破这一玉米秸秆预处理工艺对酵母的抑制机理，还提供了一种系统性鉴定复杂原料中抑制成分并如何克服的研究思路，对生物质转化领域有着重要的启迪和借鉴意义。”
美国科学院、美国工程院、中国工程院和瑞典皇家科学院等十二院院士延斯•尼尔森（Jens Nielsen）教授是酿酒酵母系统生物学专家，他评论说："在这项令人印象深刻的研究中，晟等人展示了他们如何开发出一种能高效地将戊糖转化为乙醇的工业酵母菌株。通过代谢工程和适应性实验室进化的结合，他们培育出了一株足够强壮的菌株，能够耐受酵母在工业乙醇生产过程中必须忍受的恶劣工业条件。这项工作了不起地展示了如何将不同的技术结合起来，以获得对酵母生理学新机制的认识，同时产出一种工业菌株，并立即应用于一个非常重要的领域，即生物燃料的可持续生产。”
