2024年4月19日-21日，第一届Green Carbon青年编委会生物方向研讨会暨“合成生物技术与绿色生物制造——高版本底盘工程”学术沙龙在青岛召开。山东大学刘国栋研究员应邀出席并作题为“高效合成木质纤维素降解酶系的丝状真菌底盘的构建与应用”的邀请报告。

高效合成木质纤维素降解酶系的丝状真菌底盘的构建与应用

 背景介绍 

在全球资源、能源和环境问题日益严峻的背景下，开发可持续的生物制造技术显得尤为重要，其中高效转化生物质为绿色能源和化学品是关键科学问题之一。在本次邀请报告中，刘国栋研究员详细介绍了他的团队在大规模绿色生物制造原料供应领域的最新研究进展。该团队针对木质纤维素原料的高效糖化问题，通过基因工程技术，成功提高了木质纤维素降解酶系的转化效率和产量。同时，他们开发的新型玉米纤维洗涤酶系，在淀粉加工中显著提高了淀粉提取率并降低了能耗，打破了国外企业的市场垄断。此外，通过形态工程改造产酶丝状真菌，一定程度上解决了发酵过程中的高粘度问题，有利于降低生产成本。这些成果对于解决生物制造中的关键技术难题，推动生物经济可持续发展具有重要意义。

刘国栋研究员在“合成生物技术与绿色生物制造——高版本底盘工程”学术沙龙上作邀请报告

 报告内容 

木质纤维素降解酶系的高效合成

刘国栋研究员团队聚焦非粮生物质原料的高效生物转化，对丝状真菌木质纤维素降解酶系的关键转录激活因子进行了活性改造。这些工作不仅提高了木质纤维素降解酶系的产量，而且减少了酶的合成对外部诱导物的依赖，简化了产酶发酵工艺，从而为高效制备木质纤维素来源的可发酵糖提供了基础。

木质纤维素降解酶系的组成改造及玉米纤维洗涤酶系的开发

木质纤维素降解酶系包含几十种酶组分，组分之间的比例对酶系的降解效率具有重要影响。刘国栋研究员团队通过理性改造基因调控网络，实现了对酶系组成的定向改造，基于此开发了一种半纤维素酶系得到强化的新型酶系，用于提高玉米纤维洗涤的效率。这种新型酶系不仅能够提升淀粉产量，还有助于降低生产过程的能耗。

产酶丝状真菌的形态工程

丝状真菌发酵过程中菌丝错综交织，发酵液粘度高，不利于传质和供氧，进而影响生产效率。通过形态工程，刘国栋研究员团队通过基因编辑技术失活了影响菌丝极性生长的关键基因，成功改变了用于木质纤维素降解酶合成的丝状真菌的菌丝直径和分支频率，降低了发酵过程的粘度，进一步推动了高效产酶菌株的工业应用。

专家介绍

刘国栋 研究员

刘国栋，山东大学研究员，博士生导师。主要研究方向包括木质纤维素降解转化技术、真菌基因转录调控机制以及真菌系统生物学与合成生物学。主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目、国家重点研发计划子课题等多项科研项目。作为第一作者或通讯作者在J Biol Chem、mBIO、Green Chem、Chem Eng J、Carbohydr Polym等国际学术期刊发表学术论文30余篇，作为第一发明人获授权专利4件。担任中国菌物学会真菌遗传与分子生物学专业委员会委员、山东微生物学会科普工作委员会委员，以及Engineering Microbiology期刊执行编委、Bioresources and Bioprocessing期刊青年编委。获得国家科技进步二等奖、山东大学泰山学堂“毕业生最喜爱的任课老师”等奖励。

 原文链接 

刘国栋研究员与Green Carbon丨高效合成木质纤维素降解酶系的丝状真菌底盘的构建与应用

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