一、项目简介

本发明属于代谢工程与合成生物学领域，具体涉及一种通过代谢途径重构和实验室适应性进化，构建能够高效利用甲酸作为唯一碳源的重组需钠弧菌（Vibrio natriegens）的方法。

本发明针对现有微生物甲酸利用技术中存在的代谢效率低、耐受性差等瓶颈问题，创新性地利用生长速度极快的需钠弧菌为底盘细胞。其核心技术在于对需钠弧菌的中心代谢网络进行理性重构：通过中断或下调苹果酸合成酶、苹果酸脱氢酶等关键基因，将菌株内在的丝氨酸循环（Serine Cycle）与三羧酸循环（TCA Cycle）融合，形成一个全新的S-TCA大循环。该设计创造了一个“代谢陷阱”，有效拉动了上游与甲酸同化相关的四氢叶酸循环的通量。同时，敲除丝氨酸合成代谢通路的相关基因（如D-3-磷酸甘油酸脱氢酶编码基因），使丝氨酸的合成必须依赖四氢叶酸循环，从而进一步增强甲酸同化能力。

在此基础上，通过对上述工程菌株进行甲酸盐胁迫下的适应性实验室进化，最终获得了甲酸耐受性和利用效率显著提升的进化菌株，例如保藏号为 CCTCC NO: M 20221372 的菌株S-TCA2.1。该菌株能够以甲酸为唯一碳源快速生长，甲酸消耗速率显著高于现有报道的微生物，为利用甲酸这一廉价一碳化合物进行绿色生物制造提供了强大的底盘微生物平台。

二、专利摘要

本发明公开了一种构建高效利用甲酸的重组需钠弧菌的方法，包括下述步骤：A.将需钠弧菌野生型菌株的丝氨酸循环和三羧酸循环途径融合形成一个大循环，得到菌株A；B.敲除菌株A中丝氨酸合成代谢通路中的相关基因，构建丝氨酸合成缺陷型菌株，得到甲酸同化能力提高的重组需钠弧菌菌株B；C.对菌株B进行适应性进化，提高其甲酸耐受能力，得到可利用甲酸为唯一碳源进行生长的进化菌株例如CCTCC NO:M 20221372。本发明所构建的重组需钠弧菌可以作为宿主表达外源基因，应用潜力巨大。

三、专利状态

本技术已递交中国专利申请，申请号：202211209238.6，实质审查中；持有人项目编号：SIPPE22-22。

四、持有单位

中国科学院分子植物科学卓越创新中心。

五、合作方式

转让、许可或合作研发。

六、联系方式

张雯，wzhang@cemps.ac.cn，021-54924138。