博士生冯俊是两篇论文的第一作者，通讯作者分别是分子微生物与技术教育部重点实验室所属环境微生物与微生物制造研究室宋存江教授和生物活性材料教育部重点实验室所属生物材料结构与功能研究室王淑芳教授。十几年来，两研究室组成的生物材料微生物合成与应用研究Group致力于生物材料的微生物合成和理化性质表征及其应用的理论与产业化应用研究。
论文《Recruiting a new strategy to improve levan production in Bacillus amyloliquefaciens》于9月8日在线发表。低聚果糖是一种重要的生物聚合物，在食品和医药方面有着广泛的应用，是对人体肠道菌群具有积极作用的益生元。为了提高果聚糖产量，项目组依次敲除了生物被膜重要基质蛋白基因tasA,六个胞外蛋白酶基因(bpr, epr, mpr, vpr, nprE以及aprE)以及聚谷氨酸合成酶基因簇pgsBCA。最终得到的NK-Q-7 (ΔtasA, Δbpr, Δepr, Δmpr, Δvpr, ΔnprE, ΔaprE and ΔpgsBCA))菌株果聚糖摇瓶产量为31.1 g/L较对照菌株NK-ΔLP (ΔpgsBCA) (15.3 g/L)提高了103%。另外，检测发现NK-Q-7菌株的淀粉酶产量较对照菌株也提高了94.1%。这是第一次报道通过缺失细菌胞外蛋白酶以及TasA蛋白来提高细菌果聚糖产量。同时得到的NK-Q-7菌株展现出较好的特性可用于胞外蛋白生产以及胞外蛋白相关产物的合成。项目组进一步采用五升四联罐发酵合成低聚果糖，获得了43.34 g/L的产量，其突出的特征在于，自发酵液中一次分离纯化便可获得纯度高于98%的低聚果糖，具有极高的产业化的意义。相关的技术已经申报了中国发明专利，该产品的中试放大实验研究正在与企业接洽中。论文链接：http://www.nature.com/articles/srep13814
论文《Improved poly-γ -glutamic acid production in Bacillus amyloliquefaciens by modular pathway engineering》通过代谢改造γ-PGA合成相关代谢网络：副产物合成，γ-PGA降解，谷氨酸前体合成，γ-PGA合成以及自诱导因子合成，构建了一株γ-PGA产量提高的解淀粉芽孢杆菌工程菌。该研究首先在解淀粉芽孢杆菌NK-1出发菌株的基础上敲除了胞外多糖合成基因簇epsA-O，果聚糖合成基因簇sac，脂多糖合成相关基因lps，乙酸合成相关基因pta，得到NK-E7菌株产量较野生型有微小提高从3.8提高到4.15 g/L。然后在NK-E7菌株基础上敲除γ-PGA降解酶基因pgdS以及细胞壁水解酶基因cwlO，得到NK-E10菌株产量从4.15提高到9.18 g/L。在NK-E10菌株的基础上敲除细胞自诱导因子合成基因luxS，聚谷氨酸产量从9.18提高到9.54 g/L。通过人工设计合成的sRNA对谷氨酸利用途径关键基因进行抑制表达。实验发现当谷氨酸脱氢酶基因rocG抑制时，菌株NK-anti-rocG的γ-PGA产量最高达到11.04 g/L。利用5-L发酵罐对NK-anti-rocG菌株进行补料分批发酵实验，菌株在发酵54 h时产量最高达到20.3 g/L。这是首次报道利用系统代谢工程策略提高γ-PGA产量的文章。本实验采用的代谢策略也可用于其它工程菌株改造用于生产其它重要代谢产物。相关的技术已经获得中国发明专利，该产品的中试放大正在和业内企业商讨对接中。论文链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.ymben.2015.09.011
两篇论文得到了国家973项目、国家自然科学基金项目和国家重点支撑项目的资助。
