近日，中国科学院微生物研究所王为善团队在Metabolic Engineering发表了题为“Enabling Genetic Manipulation and Robustness of Bacillus methanolicus for Methanol-based Bio-manufacturing”的研究论文，该研究着重解决了高温底盘菌株甲醇芽孢杆菌的遗传改造难题，并突破了甲醇菌在甲醇利用过程中鲁棒性差的共性问题，为构建高效甲醇基生物制造体系奠定了技术基础。
传统的生物制造技术依赖粮食作为碳源，存在与粮食生产争夺资源的问题。针对这一问题，王为善团队此前开发了第二代碳源生物制造技术，核心是以能高效利用纤维素水解物的高温菌热葡糖苷酶地芽孢杆菌为底盘进行化合物的生产（Nature Communications, 2023）。随着气候变化和能源转型带来的挑战日益凸显，通过赋能CO2转化成甲醇（如煤制甲醇、光催化制甲醇等），进而利用甲醇这一C1原料进行生物制造（第三代碳源生物制造技术）受到了广泛的重视。然而，现有的以C1为碳源的菌株普遍面临利用效率低、生长慢等问题。高温甲醇芽孢杆菌能够利用高温条件克服甲醇利用过程中的热力学障碍，实现甲醇的高效利用。聚焦该菌株遗传操作工具匮乏和甲醇利用鲁棒性差的两大关键技术瓶颈，王为善团队开发了一套使能工具箱，实现了该菌株的基因组改造，并通过引入木糖解毒途径增强其对甲醇利用的鲁棒性（图1）。在此基础上，进一步利用鲁棒性提升的工程菌株，示范实现了核黄素的甲醇基生物制造。
微生物研究所和北京理工大学联合培养博士研究生李碧霄为论文第一作者，微生物所王为善研究员和杨志恒特别研究助理为论文共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划等项目的资助。
图1 基于高温甲醇芽孢杆菌的甲醇基生物制造
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ymben.2025.02.013
