改造酿酒酵母合成玫瑰精油

植物挥发性萜类化合物(PVT)是花卉、水果和蔬菜中风味和香气物质的主要成分，包括著名的啤酒花精油、玫瑰精油等。目前，PVT化合物有18000多种，其中大部分是单萜和倍半萜，广泛应用于香精香料、医药化工、食品加工、农业等领域。

为了实现玫瑰精油等PVT化合物的替代生产，中国科学院天津工业生物技术研究所研究员张学理带领微生物代谢工程研究团队，首先对酿酒酵母进行了系统的改造，并在此基础上，通过对玫瑰精油途径的引入和优化，最终获得了“玫瑰酵母”菌株，可使5升发酵罐中的玫瑰精油产量达到5 g/L.相关研究成果发表于国际期刊《绿色化学》，申请专利4项。

这是一个潜在的方法，用合成生物学技术创建一个“人工细胞工厂”，发酵PVT化合物，如玫瑰精油。张学理团队在酿酒酵母中筛选的代谢拦截效果明显优于经典动态调控启动子ERG1的功能元件——ERG7启动子。通过ERG7启动子的应用和玫瑰醇生物合成模块的表达和优化，最终获得玫瑰醇产量可达6 g/L的工程菌。

在此基础上，研究人员将香叶醇-玫瑰醇合成模块和橙花醇合成模块整合到同一个底盘菌株中，创造了世界上第一个同时生产天然玫瑰精油三种主要单萜成分的“玫瑰酵母”菌株。在摇瓶发酵中，该菌株的单萜总收率达到120 mg/L，天然大马士革玫瑰精油中三种成分的比例接近天然大马士革玫瑰。“玫瑰红酵母”菌株在5升发酵罐中混合精油的产量可达5 g/L，综合成本有望节约90%。

研究团队还拓展了研发策略，开发了单萜和倍半萜高产率的平台酵母，大大提高了目标产物的产量。该研究为玫瑰精油等植物挥发性萜类化合物的高效非均相生物合成奠定了基础。