成都生物所在丙酮丁醇梭菌抗抑制发酵及其机制研究中获进展

　　丁醇是国际能源署认定的第二代生物燃料，作为车用替代燃油具有突出的优势。丁醇发酵的底物浓度以及菌种可以利用五碳糖的特点决定了以价廉、易得的木质纤维素原料生产丁醇具有巨大潜力。目前，纤维素利用的关键问题在于原料的高效水解，但现有预处理和水解技术均会不可避免地产生抑制物，从而严重影响丁醇产量。

 

　　中国科学院成都生物研究所研究员赵海课题组前期发明了一种解除丁醇发酵抑制的方法，该方法不需要脱毒处理纤维素水解液也不需要抑制物耐受菌株，仅在发酵过程中向纤维素水解液制备的发酵培养基中直接添加硫化钠即可显著提高丁醇产量（CN102876735 B）。

 

　　赵海课题组副研究员靳艳玲为阐明硫化钠促进丙酮梭菌发酵未脱毒纤维素水解液的机制，利用转录组学方法结合氧化还原电位及代谢产物的动态变化开展了一系列研究。研究发现添加硫化钠降低了发酵体系的氧化还原电位，促进了底物消耗，提高了溶剂转化率，最终将丁醇浓度提高47.63%。转录组高通量测序数据显示添加硫化钠使丙酮丁醇梭菌糖跨膜转运、糖酵解和产溶剂相关基因的表达量上调，而产酸相关基因的表达量下调。表明硫化钠影响了丙酮丁醇梭菌的中心代谢，下调了酸形成支路的代谢流，上调了溶剂形成支路的代谢流。研究结果可为今后开发新的解抑制方法提供理论指导，并有望为其它纤维素生物转化产品的生产提供新的思路和参考。

 

　　研究成果以Combination of RNA sequencing and metabolite data to elucidate improved toxic compound tolerance and butanol fermentation of Clostridium acetobutylicum from wheat straw hydrolysate by supplying sodium sulfide 为题发表于Bioresource Technology。