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化，實現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·自然旗下專業學術期刊《通訊—生物學》(Communications Biology)發表。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化場景中的發酵性能顯著增強，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。
據科研團隊介紹，微生物誘變育種技術是獲取優良突變體的重要手段之一。盡管重離子輻射的諸多優勢使其較傳統誘變技術更容易獲得優良突變體，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量。
