文章核心观点 - 山东大学研究团队通过全局代谢重塑技术，在解脂耶氏酵母中实现了β-法尼烯的高效生物合成，产量达到创纪录的82.1 g/L，为这种具有重要应用价值的化合物的大规模生物制造提供了突破性解决方案 [2][4][5] 技术突破与研究成果 - 研究团队通过引入非氧化糖酵解途径并阻断核心糖酵解，构建了用于生产β-法尼烯的工程酵母，但初期引发了菌株生长缺陷 [4] - 通过适应性实验室进化并结合多组学分析，发现通过使碳阻遏调控因子Reg1与葡萄糖激酶Glk1同时失活，可激活Snf1激酶介导的碳信号通路，从而协调代谢途径、重建细胞能量稳态 [4] - 该代谢重塑策略将碳流从“代谢溢流”和副产物合成转向目标产物，完全消除了柠檬酸溢流，并大幅降低了甘露醇等副产物的积累 [4][5] - 最终在解脂耶氏酵母中实现了82.1 g/L的β-法尼烯产量，转化率为0.21 g/g底物，创下该酵母生产萜类化合物的最高纪录 [2][5] β-法尼烯的应用与市场前景 - β-法尼烯是一种无环倍半萜，天然存在于植物精油中，被用作蚜虫防控剂 [1] - 该化合物是合成维生素E的关键中间体异植物醇的高效合成前体 [1] - 其加氢衍生物法尼烷具有优异的燃烧效率和环境友好特性，是一种前景广阔的生物燃料候选物 [4] - 广泛的用途显著扩大了其市场需求 [1] 研究意义与行业影响 - 该研究揭示了Snf1激酶在全局代谢重布线中的核心作用 [5] - 证明了通过“能量稳态重构”来解决细胞代谢刚性具有巨大潜力，为萜类化合物及其他化学品的高效生物合成提供了重要参考 [5] - 研究成果发表于《Chemical Engineering Journal》期刊，并得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等多个项目的资助 [2][7]