運動發(fā)酵單胞菌在生物煉制中的研究進展

何明雄, 吳 波, 譚芙蓉, 王景麗, 稅宗霞, 秦 晗, 代立春, 胡啟春

1.農(nóng)業(yè)部沼氣科學研究所, 生物質能技術研究中心, 成都 610041;

2.農(nóng)業(yè)部農(nóng)村可再生能源開發(fā)與利用重點實驗室, 成都 610041

當前人類社會發(fā)展迅猛，同時面臨全球環(huán)境惡化、能源短缺和資源匱乏等三大危機的嚴峻挑戰(zhàn)。在這種形勢下，開發(fā)清潔的可再生能源已成為全球能源與環(huán)境領域的一個緊迫課題。我國能源形勢非常嚴峻，據(jù)《2013年國內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報告》(中國石油集團經(jīng)濟技術研究院)，2013年中國原油進口量約為2.89億t，中國對外原油依存度達到了58.1%，到2020年中國石油對外依存度很有可能上升至66%，解決能源替代問題成為關乎國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性問題。

我國的纖維素類生物質原料非常豐富，據(jù)2011年1月21日農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《全國農(nóng)作物秸稈資源調查與評價報告》顯示：我國農(nóng)作物秸稈可收集資源量約為7億t。將這些資源轉化為燃料乙醇或其他生物基材料具有很大的潛力。當前，以生物能源、生物基產(chǎn)品等為主要內(nèi)容的生物質產(chǎn)業(yè)，不僅是拓展農(nóng)業(yè)功能、促進資源利用的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，也對減輕我國農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染和經(jīng)濟社會發(fā)展等具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實意義。

雖然國內(nèi)已經(jīng)在生物質能源領域已進行了大量的有益探索和嘗試，取得了一些進展，研究領域涉及生物質資源原料學(如秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物資源、能源植物等)、預處理技術、發(fā)酵過程優(yōu)化與控制、高值化利用技術(如生物燃氣發(fā)電、生物燃氣車用燃料技術和車用液體燃料技術等)及環(huán)保處理技術(如沼液—沼渣生態(tài)循環(huán)利用模式等)等，初步形成了沼氣化、固體及液體燃料化等能源利用技術模式。然而在纖維素生物質轉化為燃料乙醇或其他生物基材料的過程中，尚存在大量未解決的關鍵科學問題，尤其是缺乏能夠同時高效利用纖維素類水解物的發(fā)酵菌株，已成為纖維素生物質高效與高值轉化的關鍵制約因素。

運動發(fā)酵單胞菌(Zymomonasmobilis)是目前唯一一種通過ED(Entner-Doudoroff)途徑厭氧發(fā)酵葡萄糖的微生物，其獨特的代謝途徑使其成為構建產(chǎn)乙醇工程菌的優(yōu)選宿主之一；同時由于該菌具有較高的糖利用效率等優(yōu)點，也是其他生物基化學品生產(chǎn)的重要候選平臺微生物，如山梨醇、葡萄糖酸、丁二酸和異丁醇等。因此本文從運動發(fā)酵單胞菌的研究歷程、分子生物學基礎、菌種改良及該菌在生物能源及生物基化學品生物煉制體系中的應用研究進展進行了綜述，以闡明該菌可作為纖維素生物質生物煉制系統(tǒng)的新的重要平臺微生物。

1 運動發(fā)酵單胞菌的研究歷程

1911年，Barker和Hiller[1]在變質的蘋果酒中研究發(fā)現(xiàn)，一種特殊的細菌與其變質有關；1924年Lindner從龍舌蘭酒中分離得到了運動發(fā)酵單胞菌[2]。20世紀50年代早期，人們發(fā)現(xiàn)運動發(fā)酵單胞菌在厭氧條件下主要通過ED途徑代謝葡萄糖，它可以發(fā)酵葡萄糖、果糖和蔗糖等六碳糖產(chǎn)乙醇，但不能利用五碳糖生產(chǎn)乙醇。迄今為止，該菌是唯一一種通過ED途徑厭氧發(fā)酵葡萄糖的微生物。自20世紀初分離得到該菌以來，研究者已在生態(tài)學、生理生化、分子生物學、菌株選育、發(fā)酵動力學、基因組測序、轉錄組學和蛋白質組學等方面做了大量的研究[3～8]。同釀酒酵母相比，運動發(fā)酵單胞菌具有如下優(yōu)點：較高的糖吸收率、較高的乙醇產(chǎn)率、較少的生物量以及較高的乙醇耐受力等。但該菌底物利用范圍過窄，一般野生型菌株只能以葡萄糖、果糖和蔗糖作為生產(chǎn)乙醇的底物，不能將復雜的碳水化合物代謝為乙醇。為拓寬其底物利用范圍，研究者將其他微生物中相關的水解酶基因，如阿拉伯糖或者纖維素代謝的相關基因轉移到該菌中，使其具有利用其他底物的能力[9]。隨著2005年該菌全基因組序列的公布[10]和2006年杜邦公司宣布對該菌進行玉米秸稈燃料乙醇的研究[11]，其產(chǎn)業(yè)化應用前景值得我們關注。

2 運動發(fā)酵單胞菌的分子生物學基礎及菌種改良

自20世紀80年代以來，研究者已就運動發(fā)酵單胞菌的遺傳操作平臺系統(tǒng)開展了大量的研究[9,12,13]，如野生型質粒、廣譜宿主載體、穿梭質粒、表達系統(tǒng)、基因導入、啟動子和報告基因等；同時在關鍵基因敲除、基因組學和轉錄組學等方面也開展了大量研究[14]。目前，已有7株運動發(fā)酵單胞菌菌株完成了基因組測序，包括ZM4(ATCC31821)[15]、NCIMB11163[16]、ATCC 10988[17]、ATCC 29191[18]、CP4(NRRL B-14023)[19]、ATCC 29192[20]和ZM401(ATCC 31822)[21]；同時，還對不同條件下的轉錄組學進行了研究，主要包括厭氧和好氧條件[22]、纖維素水解物抑制物(呋喃甲醛)[23]和乙醇[24,25]等。何明雄等[23,24]通過代謝分析及表達譜芯片等技術，首次比較了不同生理狀態(tài)下環(huán)境脅迫因子對運動發(fā)酵單胞菌的生長抑制、葡萄糖代謝規(guī)律和基因表達譜的差異，揭示了這些抑制因子對運動發(fā)酵單胞菌代謝和基因轉錄的影響。在呋喃甲醛脅迫情況下，有433個基因的表達水平發(fā)生了變化，其中上調表達的基因216個，下調表達的基因217個；而在乙醇脅迫情況下，有127個基因的表達水平發(fā)生了變化，其中上調表達的基因89個，下調表達的基因38個。GO分析表明，這些基因涉及細胞膜、代謝、轉錄調控及未知功能等。因此，隨著運動發(fā)酵單胞菌基因組序列的測定、基因注釋的不斷完善及代謝網(wǎng)絡的日漸清晰，在功能基因組學、蛋白質組學、轉錄組學和代謝組學等層次的深入研究，將為理解并運用該菌的代謝、基因表達調控規(guī)律并且高效調控代謝物生產(chǎn)奠定理論基礎[10,26]。

此外，構建和選育高效且具有高脅迫適應能力的發(fā)酵工程菌株是實現(xiàn)纖維素生物質高效和高值轉化的關鍵因素。目前在運動發(fā)酵單胞菌的構建和選育等方面，國內(nèi)外研究者已開展了大量的研究工作，獲得了一些性能改進的工程菌株。主要采用的策略包括：傳統(tǒng)的誘變育種[9]、轉座子誘變技術[27～29]、適應性進化技術[30,31]和代謝工程技術等。

3 運動發(fā)酵單胞菌生產(chǎn)生物能源及生物基化學品

3.1運動發(fā)酵單胞菌生產(chǎn)燃料乙醇

運動發(fā)酵單胞菌在厭氧條件下主要通過ED途徑代謝葡萄糖，它可以發(fā)酵葡萄糖、果糖和蔗糖等六碳糖產(chǎn)乙醇，但不能利用五碳糖生產(chǎn)乙醇。因此,在1995年以前，利用運動發(fā)酵單胞菌產(chǎn)乙醇的研究主要集中在以甘蔗、糖蜜、淀粉類和葡萄糖等為原料上，國內(nèi)外研究者進行了廣泛而深入的研究和系統(tǒng)評估，顯示了較高的乙醇產(chǎn)率[2，9，12，13，32～35]。但基于食物安全等考慮，發(fā)展基于纖維素生物質為原料的燃料乙醇將是未來發(fā)展的趨勢[36～38]，為了獲得利用低成本原料(如纖維素、半纖維素和淀粉等)且乙醇產(chǎn)率高的運動發(fā)酵單胞菌菌株，研究者們已將其他微生物中五碳糖代謝途徑相關基因或水解酶基因等轉移到運動發(fā)酵單胞菌中，拓展該菌的底物利用范圍。這些工作為進一步提高運動發(fā)酵單胞菌的乙醇生產(chǎn)性能提供了可能，也為未來的研究工作提供了很有益的經(jīng)驗。

目前，已構建獲得多株具有木糖、阿拉伯糖等五碳糖利用能力的重組菌株，如，Z.mobilisCP4(pZB5)[39]、Z.mobilisCP4(pZB206)[40]、Z.mobilis206C(pZB301)[41]、Z.mobilisAX101[42]和Z.mobilisHYMX[29]等，這些菌株包括質粒復制型或基因組整合型運動發(fā)酵單胞菌工程菌株。同時，通過運動發(fā)酵單胞菌發(fā)酵不同的纖維素生物質原料生產(chǎn)乙醇，如玉米秸稈[43～45]、竹子[46]等，國內(nèi)外均進行了大量的研究，積累了大量的發(fā)酵工藝數(shù)據(jù)，為運動發(fā)酵單胞菌利用纖維素生物質水解物發(fā)酵生產(chǎn)乙醇奠定了基礎。

然而，生產(chǎn)纖維素乙醇需要多個步驟才能完成，主要包括預處理、酶解和發(fā)酵等。在預處理階段，容易形成呋喃甲醛、乙酸等抑制微生物發(fā)酵的物質，因此，構建和選育具有高脅迫適應能力的菌株是一項艱巨的任務[23,24,47～49]。目前，已通過基因工程、適應性進化等方法獲得了一些具有乙酸耐受性的重組運動發(fā)酵單胞菌，如Z.mobilisZM4/AcR(pZB5)[50]。

另外，由于發(fā)展CBP(consolidated bioprocessing)工藝是降低纖維素乙醇生物轉化過程成本的有效手段[51，52]，國外研究者也嘗試將纖維素水解相關酶基因直接轉入運動發(fā)酵單胞菌中，以期獲得具有直接發(fā)酵纖維素生物質產(chǎn)乙醇的“超級工程菌株”，Linger等[53]將來自嗜酸纖維素分解菌(Acidothermuscellulolyticus)的E1和GH12纖維素水解酶基因導入運動發(fā)酵單胞菌中，實現(xiàn)了活性表達；Thirumalai等[54]將來自素食昆蟲消化道的5個纖維素水解酶基因在運動發(fā)酵單胞菌中進行表達，重組菌株能直接利用經(jīng)過預處理的纖維素原料發(fā)酵產(chǎn)生乙醇；Kojima等[55]也將來自纖維單胞菌(Cellulomonasfimi)的6個纖維素水解酶基因(CenA，CenB，CenD,CbhA，CbhB和Cex)和來自白色瘤胃球菌(Ruminococcusalbus)的2個纖維素水解酶基因 (cenA，bgl)在運動發(fā)酵單胞菌中進行表達。這些研究展示了運動發(fā)酵單胞菌作為一種新型的CBP平臺微生物在纖維素乙醇生產(chǎn)中的潛力。

3.2運動發(fā)酵單胞菌聯(lián)產(chǎn)山梨醇和生物酸

2013年，美國能源部公布了未來12種最具前景的生物煉制產(chǎn)品[56]，包括丁二酸(succinic)、反丁烯二酸(fumaric)、蘋果酸(malic)、2，5-呋喃二羧酸(2，5-furan dicarboxylic acid，F(xiàn)DCA)、3-羥基丙酸(3-hydroxypropionic acid，3-HPA)、天門冬氨酸(aspartic acid)、谷氨酸(glutamic acid)、葡萄糖二酸(glucaric acid)、衣康酸(itaconic acid)、乙酰丙酸(levulinic acid)、3-羥基-γ-丁內(nèi)酯(3-Hydroxybutyrolactone)，甘油(glycerol)，山梨醇(sorbitol)，木糖醇(xylitol)及阿拉伯糖醇(arabinitol)等。

山梨醇是美國能源部篩選的12個最具開發(fā)潛力的生物質來源的關鍵中間體之一，葡萄糖酸是最具開發(fā)潛力的30個關鍵中間體之一。從這兩個關鍵中間體出發(fā)，可以得到多種在化學品生產(chǎn)和材料市場上具有廣泛用途的中間產(chǎn)品。

1984年，Barrow等[57]研究發(fā)現(xiàn)，運動發(fā)酵單胞菌在以蔗糖、葡萄糖和果糖混合物為碳源時，其乙醇產(chǎn)率下降；進一步的研究發(fā)現(xiàn)，乙醇產(chǎn)率下降的原因是由于生成了副產(chǎn)物——山梨醇。隨后，Leigh等[58]提出了山梨醇的合成代謝途徑，Zachariou和Scopes[59]證實葡萄糖果糖氧化還原酶glucose-fructose oxidoreductase，GFOR) 和葡糖酸內(nèi)酯酶(glucono-σ-gluconase，GL)負責山梨醇的生物合成。這些研究表明：運動發(fā)酵單胞菌可在GFOR的介導下，通過一步酶促反應實現(xiàn)山梨醇的生物合成，同時還可生成葡萄糖酸等副產(chǎn)品?；谶@些研究，國內(nèi)外研究者發(fā)展了游離酶、全細胞、滲透化處理細胞及固定化細胞等多種山梨醇生產(chǎn)工藝[60，61]。如Chun和Rogers[60]發(fā)展了一種山梨醇聯(lián)產(chǎn)葡萄糖酸的工藝，在以300 g/L葡萄糖和300 g/L果糖為碳源的條件下，利用滲透化處理的細胞，發(fā)酵15 h后，山梨醇產(chǎn)量可達290 g/L，葡萄糖酸產(chǎn)量可達290 g/L，其產(chǎn)率接近理論產(chǎn)率的95%。盡管重組干酪乳桿菌(Lactobacilluscasei)[62]和植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)[63]已被應用于生物山梨醇的合成研究，但其產(chǎn)率僅為0.65～0.67 mol/mol葡萄糖[64]，較運動發(fā)酵單胞菌低；運動發(fā)酵單胞菌具有特殊的山梨醇合成代謝途徑、較高的糖利用效率，并能產(chǎn)生更高價值的副產(chǎn)物，因此，利用該菌聯(lián)產(chǎn)山梨醇和葡萄糖酸是較具潛力的生物制造過程。但由于野生型菌株中葡萄糖果糖氧化還原酶的活性較低，且受葡萄糖濃度的調控，為改善山梨醇的合成效率，Liu等[65]利用基因工程技術，過表達葡萄糖果糖氧化還原酶，結合發(fā)酵工藝調節(jié)，進一步改善了山梨醇的產(chǎn)率。

有趣的是，Satory等[66]在研究GFOR的催化底物時發(fā)現(xiàn)：在果糖存在的條件下，該酶還可利用其他醛糖(aldose sugars)合成相應的醛糖酸(aldonic acid)，其轉化率依糖的不同可達9%～84%。這表明有可能利用運動發(fā)酵單胞菌進行其他生物酸的合成，如乳糖酸(lactobionic acid，LBA)、麥芽糖酸(maltobionic)、木質酸(xylonic acid)、半乳糖酸(galactonic acid)、阿糖酸(arabinonic acid)、甘露酸(mannonic acid)和纖維素二糖酸(cellobionic acid)等。以乳糖酸為例，由于其在醫(yī)藥、食品和化工等行業(yè)中的廣泛用途，Satory等[66]發(fā)展了一種利用果糖和乳糖混合物轉化生成乳糖酸的完全混合反應器(continuously stirred tank reactor，CSTR)工藝，經(jīng)70 h連續(xù)發(fā)酵，乳糖酸產(chǎn)率可達110 g/L·d。Pedruzzi等[67]和Malvessi等[68]也分別利用運動發(fā)酵單胞菌進行了乳糖酸生物合成的研究。因此，基于運動發(fā)酵單胞菌特有的GFOR-GL酶促反應機制，使得利用該菌聯(lián)產(chǎn)山梨醇和生物酸成為了可能。

3.3運動發(fā)酵單胞菌生產(chǎn)果聚糖

果聚糖是一種果糖聚合物，在食品及醫(yī)藥領域具有重要的用途[69]。實際上，Dawes和Ribbons[70]在1966年就發(fā)現(xiàn)在以蔗糖為底物時，運動發(fā)酵單胞菌合成乙醇的量減少，其原因是生成了一種新的副產(chǎn)物——果聚糖。之后的研究也進一步證實了運動發(fā)酵單胞菌能將蔗糖轉化為果聚糖[71～73]。更進一步的研究表明，果聚糖和山梨醇的形成是乙醇產(chǎn)率下降的重要原因[57，58，74]?；诖耍珺eker等[75]建立了一種利用果糖聯(lián)產(chǎn)乙醇和果聚糖的發(fā)酵工藝，其果聚糖產(chǎn)率可達3.2 g/L·h。分子生物學研究還表明，運動發(fā)酵單胞菌具有蔗糖水解所需要的酶SacA、SacB和SacC[76]?；谠撗芯?，Senthilkumar等[77]構建了1株SacC突變的運動發(fā)酵單胞菌菌株，提高了果聚糖的產(chǎn)率。Silbir等[78]也通過響應面優(yōu)化方法，對運動發(fā)酵單胞菌產(chǎn)果聚糖的影響因素進行了優(yōu)化，在最優(yōu)條件下，果聚糖最大產(chǎn)生速率可達6.556 g/L·h。這些研究為利用運動發(fā)酵單胞菌生產(chǎn)果聚糖奠定了基礎。

3.4運動發(fā)酵單胞菌生產(chǎn)丁二酸

丁二酸，又稱琥珀酸，是許多厭氧和兼性厭氧微生物的代謝中間產(chǎn)物。作為一種重要的有機化工原料及中間體，丁二酸廣泛用于生物高分子、食品與醫(yī)藥等行業(yè)，市場潛在需求量巨大。同時，它作為一種重要的C4平臺化合物，被美國能源部認為是未來12種最具前景的生物煉制產(chǎn)品之一[56]。2013年市場研究公司Transparency Market Research發(fā)布了關于丁二酸市場的分析報告“Succinic Acid Market-Global Industry Analysis，Size，Share，Growth，Trends and Forecast，2012-2018”，預計到2018年，丁二酸的市場份額可達8.362億美元?；谶@些考慮，利用生物質資源生產(chǎn)丁二酸已成為生物煉制技術的研究熱點之一。

目前,用于丁二酸生產(chǎn)的菌株主要包括產(chǎn)琥珀酸放線桿菌(Actinobacillussuccinogenes)、產(chǎn)琥珀酸厭氧螺菌(Anaerobiospirillumsucciniciproducens)、曼海姆產(chǎn)琥珀酸菌(Mannheimiasucciniciproducens)、脆弱類桿菌(Bacteroidesfragilis)和谷氨酸棒狀桿菌(Corynebacteriumsp.)[79，80]；同時，重組大腸桿菌[81，82]和釀酒酵母[83，84]等也被用于生物基丁二酸的生產(chǎn)研究。盡管已通過敲除(或失活)丁二酸競爭途徑中的酶、增強丁二酸代謝途徑及其代謝中的關鍵酶等代謝工程技術，獲得了一些可利用生物質糖發(fā)酵生產(chǎn)丁二酸的重組菌株，但由于這些菌株基本采用厭氧發(fā)酵方式，且依然伴隨大量副產(chǎn)物的形成，給下游的分離工藝增加了成本。

2012年，Lee等[85]構建了一個基于基因組尺度的代謝模型(ZmoMBEL601)，提出了一種利用運動發(fā)酵單胞菌高效生產(chǎn)生物基丁二酸的策略，即通過敲除該菌ED代謝途徑的關鍵酶基因：丙酮酸脫羧酶基因pdc、乙醇脫氫酶基因adhB和乳酸脫氫酶基因ldhA。上述這些是基于代謝模擬得到的策略，實際上，Seo等[86]通過基因敲除，已得到一株pdc和ldhA基因的雙基因敲除突變株(△pdc△ldhA)，丁二酸產(chǎn)率可達1.46 mol/mol 葡萄糖，可達其理論產(chǎn)率的95%，顯示了較大的丁二酸生產(chǎn)潛力?；谶@些研究，本實驗室也提出了一種利用運動發(fā)酵單胞菌生產(chǎn)丁二酸的的策略[14]。Widiastuti等[87]也通過基因組尺度的代謝網(wǎng)絡模擬(izm363)，證實了pdc和adh基因在乙醇發(fā)酵中的重要功能。Pentjuss等[88]則通過化學計量學系統(tǒng)分析了運動發(fā)酵單胞菌在不同培養(yǎng)基條件下的代謝網(wǎng)絡。這些研究為深入理解運動發(fā)酵單胞菌特殊的生理生化特征及通過代謝調控手段生產(chǎn)目的生物基化學品提供了理論基礎。

3.5運動發(fā)酵單胞菌生產(chǎn)異丁醇

近年來，異丁醇(isobutanol)因其作為生物燃料的優(yōu)點，逐漸引起了研究者的興趣[89，90]。目前，重組大腸桿菌[90～92]、釀酒酵母[93～95]、谷氨酸棒狀桿菌[94，96～98]、枯草芽胞桿菌(Bacillussubtilis)[99]以及真菌-細菌混合菌系(fungal-bacterial consortia)等[100]已被用于生物基異丁醇的研究。同樣地，運動發(fā)酵單胞菌也作為一種新的模式平臺微生物被應用于異丁醇的研究。研究者已通過代謝途徑工程將來自乳酸乳球菌(Lactococcuslactis)的2-酮異戊酸脫羧酶基因kivd和乙醇脫羥酶基因adhA轉入運動發(fā)酵單胞菌中，得到了一株可產(chǎn)生異丁醇的重組菌株[101]。為大幅度提高該重組菌株的異丁醇產(chǎn)量，本實驗室提出敲除該菌ED代謝途徑的關鍵酶基因或者通過導入丙氨酸生物合成代謝途徑的關鍵酶基因的策略，如，L-丙氨酸脫氫酶基因alaD[14]。這些研究為利用運動發(fā)酵單胞菌生產(chǎn)新型生物液體燃料奠定了基礎。

4 展望

通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)目標產(chǎn)物，錯綜復雜、多分支的代謝途徑是細胞高效生產(chǎn)目標產(chǎn)物的負擔，這些途徑額外消耗細胞代謝的能量，和產(chǎn)物競爭各種代謝物前體和輔助因子。與大腸桿菌和釀酒酵母等模式生物相比，運動發(fā)酵單胞菌具有基因組更小、代謝途徑單一和代謝副產(chǎn)物少等優(yōu)點，顯示出了將纖維素生物質轉化為乙醇及其他生物基平臺化合物的潛力，可成為一種新的平臺能源微生物[14]。

盡管目前已完成了該菌的全基因組序列測定，并在轉錄組學和蛋白質組學層面開展了相關的研究，但總體而言，運動發(fā)酵單胞菌在分子生物學層面的研究水平還低于模式生物，并且目前尚未有該菌在生物能源及生物基平臺化合物商業(yè)化生產(chǎn)中應用的報道。

就纖維素生物質生產(chǎn)大宗生物能源物質及生物基平臺化合物而言，其主要制約瓶頸是生產(chǎn)成本問題。而缺乏高效和高脅迫適應能力的發(fā)酵菌株是其關鍵制約因素。理想的菌種應該具備以下生理特性：優(yōu)化的合成代謝途徑；生長速度快；營養(yǎng)需求單一；能高效利用多種底物(尤其是纖維素水解液中的五碳糖和六碳糖等)；對纖維素水解液中的有毒物質(如呋喃甲醛、乙酸等)和目標產(chǎn)物的有耐受能力(有機醇、有機酸等)，對低pH和高溫等具有很好的耐受性。但由于這些生理特性的復雜性，難以通過傳統(tǒng)的基因工程技術獲得相應的表型。因此，未來的研究不僅需要利用現(xiàn)代生物組學技術結合系統(tǒng)生物學研究，闡明復雜表型的分子機制；更需要結合系統(tǒng)生物學和合成生物學技術構建和選育具有優(yōu)良特性的工程菌株，為纖維素生物質的高效與高值轉化奠定基礎。目前，一些新的代謝工程技術，如基因組重組、全局轉錄調控工程技術、適應性進化和最小基因組等技術正逐漸應用于運動發(fā)酵單胞菌的改造，為通過該菌商業(yè)化生產(chǎn)生物能源及生物基平臺化合物提供了新的選擇。

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