逍遥学能 2018-11-29 14:16
用秸秆之类的农林业废弃物生产生物燃料堪称一举两得，但生产效率尚需提高。科学家求助于大自然的进化规则，让细菌在生存竞争中变得更擅长分解木糖，从而提升生物燃料制取效率。
美国亚利桑那州立大学日前发布新闻公报说，这所大学一个研究小组让大肠杆菌生活在特殊环境中，迫使它们发酵分解木糖才能生存。繁殖150多代之后，基因突变使这些细菌分解木糖的效率提高。将突变基因移植给用于发酵的菌种后，分解效率显著上升。
木糖是含有5个碳原子的糖，广泛存在于植物中，秸秆、稻壳、木屑、枯草等都含有大量木糖。用这些原料生产生物燃料，可以避免以玉米和甘蔗为原料影响粮食生产的问题，还消除了农业垃圾。但是，工业上用于发酵的大肠杆菌会优先利用葡萄糖，只要环境中有葡萄糖在，它们就会关闭分解木糖的功能。
植物原料通常也富含葡萄糖，因此细菌分解木糖的动力和效率不足。研究小组把大肠杆菌放在只含木糖的培养基中，不擅长分解木糖的细菌会在生存竞争中落败。细菌起初生长得非常缓慢，但经过150多代的进化，它们适应了新环境，欣欣向荣地生长起来。
分析显示，3组这样培养的大肠杆菌针对同一批基因各自进行了不同的改造，都获得了成功。其中最引人注目的改造涉及一种名叫X1yR的调控蛋白质，仅仅两个氨基酸开关的调整，就能使细菌高效分解木糖，抑制对葡萄糖的利用。研究人员把这个变异基因移植到工业用的大肠杆菌中，发酵4天后，产量增幅最多达到50％。
研究人员说，这一发现突破了生物燃料生产领域的一个重大瓶颈。他们希望与工业机构合作进行大规模应用试验，验证经济可行性
《中国科学报》(2019-07-04第2版国际)