科技日报记者 李禾
近日，记者从青岛农业大学获悉，该校副教授李美洁带领团队用了近十年时间，对沼泽红假单胞菌进行系统性研究与工程化改造，使之从一株能够“吃碳”的光合细菌，成为能高效合成番茄红素、虾青素、异戊二烯等多种高值化合物的“微生物细胞工厂”，构建起以二氧化碳为核心碳源、协同利用废弃碳源的新型光合固碳平台。
沼泽红假单胞菌是一种紫色非硫细菌，天生具有代谢方式多样、碳源利用广泛、天然产物丰富的特性。它被广泛应用于废水处理、水产养殖、畜牧业等领域。但在李美洁团队手中，这株“环境卫士”完成了从传统应用到绿色制造的蜕变。
研究团队综合运用适应性进化、随机突变、大规模筛选等策略，选育出高固碳效率的菌株；然后，再通过基因编辑、筛选、膜工程、代谢工程、培养条件优化等多个合成生物学技术，逐步提升菌株的萜烯合成效率，成功构建起新型光合细菌平台。该平台以二氧化碳为主要原料，同时协同利用甘油（生物柴油副产物）、木质素（农林废弃物）等废弃碳源，高效合成番茄红素、虾青素、异戊二烯等多种高附加值产物。
值得一提的是，团队还通过适应性进化获得了耐盐菌株RPAS-11，能在高达4.5%的盐浓度下生长，为利用海水进行开放式发酵、降低生产成本提供了可能。耐盐机制研究表明，类胡萝卜素尤其是紫菌红素的积累，在抗盐胁迫中发挥了关键作用。
“我们不仅实现了番茄红素产量的突破，还首次在沼泽红假单胞菌中实现了虾青素和异戊二烯的合成，同时解决了菌株的耐盐问题。”李美洁说，相关成果已发表在《绿色化学》《微生物学前沿》等国际学术期刊上。
记者获悉，研究团队的关键技术专利已经以百万元价格转让，创造了山东省“光合固碳”领域单笔专利转让金额的新纪录。这标志着该研究成果正式迈入产业化阶段，为利用工业废气与农林废弃物绿色合成高附加值化合物，提供了可复制的技术路径。
（受访者供图）
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