甲醇、甲烷等有機(jī)碳一化合物作為微生物生長(zhǎng)的碳源和能源，與傳統(tǒng)糖基原料相比具有顯著經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。甲基營(yíng)養(yǎng)菌（Methylorubrumextorquens）是有機(jī)碳一代謝的模式微生物，然而其中心代謝途徑存在著高耗能、高耗還原力的“卡脖子”問(wèn)題，制約其作為高效甲基細(xì)胞工廠的發(fā)展能力。山東省應(yīng)用真菌重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出構(gòu)建協(xié)同同化途徑、雙管齊下代謝有機(jī)碳一化合物的理性設(shè)計(jì)策略，通過(guò)利用基因組水平代謝通量分析、缺陷型突變菌復(fù)篩技術(shù)、途徑設(shè)計(jì)與基因元件優(yōu)化、轉(zhuǎn)錄物和代謝物定量組學(xué)分析等先進(jìn)研究手段，成功重塑甲基工程菌的合成代謝網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)建了異源核酮糖單磷酸循環(huán)和天然絲氨酸循環(huán)的高效協(xié)同同化途徑，顯著提高了甲醇利用效率和細(xì)胞生長(zhǎng)速率。基于此，重塑基因工程菌能夠大幅提高甲醇催化轉(zhuǎn)化成生物基材料3-羥基丙酸（3-hydroxypropionicacid）的合成效率，并為甲烷等有機(jī)碳有效轉(zhuǎn)化成生物醫(yī)藥品、精細(xì)化學(xué)品等高還原度、高價(jià)值產(chǎn)品研發(fā)等提供新思路。

　　青島農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院碩士畢業(yè)生袁肖杰、陳文靜和馬增新博士，中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所袁倩倩副研究員為本論文共同第一作者，該研究得到清華大學(xué)生物化工系邢新會(huì)教授、張翀副教授和美國(guó)華盛頓大學(xué)微生物系LianHe博士的精心指導(dǎo)，以及學(xué)校生命科學(xué)學(xué)院莫旭華副教授等師生共同幫助，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院楊松教授是本論文通訊作者。研究課題獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“合成生物學(xué)---有機(jī)碳一原料利用的人工細(xì)胞構(gòu)建（2018YFA0901500）”、國(guó)家自然科學(xué)基金（21776149、22078169、32000003和21908239）和青島市生物制造行業(yè)智庫(kù)聯(lián)合基金（QDSWZK202001）的連續(xù)共同資助，獲得山東省應(yīng)用真菌重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、青島市沼氣微生物高值轉(zhuǎn)化利用國(guó)際合作基地、生科院農(nóng)業(yè)分子科研儀器平臺(tái)和校中心實(shí)驗(yàn)室的大力支持。