記者11月18日從中國科學院近代物理研究所獲悉，該所科研團隊與蘭州理工大學合作伙伴一起，最新通過重離子輻射和基因編輯等相關技術，并結合多組學分析對酵母代謝途徑進行精準優(yōu)化，實現(xiàn)酵母脂質合成能力有效提升。

這項微生物領域重要研究成果論文，近日已在施普林格·自然旗下專業(yè)學術期刊《通訊—生物學》(Communications Biology)發(fā)表。科研團隊通過該成果方法的實踐運用，證實微生物菌株在復雜工業(yè)化場景中的發(fā)酵性能顯著增強，也為生物制造、微生物新菌種資源等方面的進一步研究提供有力支撐，具有良好的應用前景。

據(jù)科研團隊介紹，微生物誘變育種技術是獲取優(yōu)良突變體的重要手段之一。盡管重離子輻射的諸多優(yōu)勢使其較傳統(tǒng)誘變技術更容易獲得優(yōu)良突變體，但誘變技術普遍存在的隨機性限制了育種的效率。

酵母作為一種重要的微生物，廣泛應用于食品、藥品和生物燃料的生產(chǎn)中。它最有價值的能力之一是合成脂質。脂質是在日常生活中應用廣泛的高價值化合物，包括生物燃料、營養(yǎng)補充劑和化妝品等。例如，從酵母中提取的脂質可以用作可再生燃料來源或保健品的成分，因為它們含有有益的脂肪酸。

酵母脂質合成的關鍵因素之一是乙酰輔酶A，這一重要前體充當著脂質分子的“原材料”，是脂質合成必不可少的物質。不過，傳統(tǒng)的代謝途徑限制了乙酰輔酶A的有效供應和脂質的積累，這讓脂質的產(chǎn)量不夠高。在本項研究中，為增加脂質合成量，科研團隊利用重離子輻射和基因編輯等相關技術優(yōu)化酵母代謝途徑，提高乙酰輔酶A的供應效率，使酵母能夠生產(chǎn)更多的脂質。

通過遺傳操作調控脂質合成的示意圖。雷彩榮、陸棟/供圖

研究過程中，科研團隊利用大科學裝置——蘭州重離子加速器對酵母進行重離子輻射處理，結合多組學方法識別并驗證了與脂質代謝相關的關鍵基因ALD4。隨后，他們通過基因編輯技術上調ALD4核心代謝中間產(chǎn)物的代謝通量，有效增加脂質合成所需前體乙酰輔酶A的供應，使乙酰輔酶A水平較之前提高17.10%，從而顯著提高酵母在合成脂類和其他高附加值化合物方面的產(chǎn)量。