甲醇、甲烷等有机碳一化合物作为微生物生长的碳源和能源，与传统糖基原料相比具有显著经济和环保效益。甲基营养菌（Methylorubrumextorquens）是有机碳一代谢的模式微生物，然而其中心代谢途径存在着高耗能、高耗还原力的“卡脖子”问题，制约其作为高效甲基细胞工厂的发展能力。山东省应用真菌重点实验室相关研究团队创新提出构建协同同化途径、双管齐下代谢有机碳一化合物的理性设计策略，通过利用基因组水平代谢通量分析、缺陷型突变菌复筛技术、途径设计与基因元件优化、转录物和代谢物定量组学分析等先进研究手段，成功重塑甲基工程菌的合成代谢网络，创建了异源核酮糖单磷酸循环和天然丝氨酸循环的高效协同同化途径，显著提高了甲醇利用效率和细胞生长速率。基于此，重塑基因工程菌能够大幅提高甲醇催化转化成生物基材料3-羟基丙酸（3-hydroxypropionicacid）的合成效率，并为甲烷等有机碳有效转化成生物医药品、精细化学品等高还原度、高价值产品研发等提供新思路。
青岛农业大学生命科学学院硕士毕业生袁肖杰、陈文静和马增新博士，中国科学院天津工业生物技术研究所袁倩倩副研究员为本论文共同第一作者，该研究得到清华大学生物化工系邢新会教授、张翀副教授和美国华盛顿大学微生物系LianHe博士的精心指导，以及学校生命科学学院莫旭华副教授等师生共同帮助，团队负责人、青岛农业大学生命科学学院杨松教授是本论文通讯作者。研究课题获得国家重点研发计划“合成生物学---有机碳一原料利用的人工细胞构建（2018YFA0901500）”、国家自然科学基金（21776149、22078169、32000003和21908239）和青岛市生物制造行业智库联合基金（QDSWZK202001）的连续共同资助，获得山东省应用真菌重点实验室、青岛市沼气微生物高值转化利用国际合作基地、生科院农业分子科研仪器平台和校中心实验室的大力支持。
