用秸稈之類的農(nóng)林業(yè)廢棄物生產(chǎn)生物燃料堪稱一舉兩得,但生產(chǎn)效率尚需提高?茖W(xué)家求助于大自然的進(jìn)化規(guī)則,讓細(xì)菌在生存競爭中變得更擅長分解木糖,從而提升生物燃料制取效率。
美國亞利桑那州立大學(xué)日前發(fā)布新聞公報說,這所大學(xué)一個研究小組讓大腸桿菌生活在特殊環(huán)境中,迫使它們發(fā)酵分解木糖才能生存。繁殖150多代之后,基因突變使這些細(xì)菌分解木糖的效率提高。將突變基因移植給用于發(fā)酵的菌種后,分解效率顯著上升。
木糖是含有5個碳原子的糖,廣泛存在于植物中,秸稈、稻殼、木屑、枯草等都含有大量木糖。用這些原料生產(chǎn)生物燃料,可以避免以玉米和甘蔗為原料影響糧食生產(chǎn)的問題,還消除了農(nóng)業(yè)垃圾。但是,工業(yè)上用于發(fā)酵的大腸桿菌會優(yōu)先利用葡萄糖,只要環(huán)境中有葡萄糖在,它們就會關(guān)閉分解木糖的功能。
植物原料通常也富含葡萄糖,因此細(xì)菌分解木糖的動力和效率不足。研究小組把大腸桿菌放在只含木糖的培養(yǎng)基中,不擅長分解木糖的細(xì)菌會在生存競爭中落敗。細(xì)菌起初生長得非常緩慢,但經(jīng)過150多代的進(jìn)化,它們適應(yīng)了新環(huán)境,欣欣向榮地生長起來。
分析顯示,3組這樣培養(yǎng)的大腸桿菌針對同一批基因各自進(jìn)行了不同的改造,都獲得了成功。其中最引人注目的改造涉及一種名叫X1yR的調(diào)控蛋白質(zhì),僅僅兩個氨基酸開關(guān)的調(diào)整,就能使細(xì)菌高效分解木糖,抑制對葡萄糖的利用。研究人員把這個變異基因移植到工業(yè)用的大腸桿菌中,發(fā)酵4天后,產(chǎn)量增幅最多達(dá)到50%。
研究人員說,這一發(fā)現(xiàn)突破了生物燃料生產(chǎn)領(lǐng)域的一個重大瓶頸。他們希望與工業(yè)機(jī)構(gòu)合作進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用試驗,驗證經(jīng)濟(jì)可行性
《中國科學(xué)報》(2019-07-04第2版國際)
本文來自:逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/chuzhong/1294663.html
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