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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

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昆明植物所在利用工業(yè)微生物生產(chǎn)玉米黃素研究中取得進展

2019-11-07 昆明植物研究所

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語音播報

　　研究團隊首先對分離到一株新的能合成和積累念珠藻黃素（玉米黃素的羥化衍生物）的鞘氨醇單胞菌（Sphingobium sp.）進行全基因組測序及基因功能分析，解析了該菌類胡蘿卜素合成的途徑。同時用化學誘變劑處理該菌得到CrtG基因功能缺陷、只積累玉米黃素的突變株。其次建立基于該菌內(nèi)源質(zhì)粒的基因表達載體，篩選適合驅(qū)動基因表達的內(nèi)源啟動子，鑒定該菌玉米黃素合成的關(guān)鍵限速步驟。在此基礎(chǔ)上，通過代謝工程的改造最終獲得遺傳穩(wěn)定的DIZ工程菌株，該菌株經(jīng)培養(yǎng)優(yōu)化后可實現(xiàn)發(fā)酵罐培養(yǎng)4天得到每升培養(yǎng)物含479毫克的玉米黃素以及22克胞外多糖。鞘氨醇單胞菌是普遍認為安全（GRAS）的菌株，已用于工業(yè)化生產(chǎn)多用途的胞外多糖。該研究系首次在該菌實現(xiàn)遺傳操作，獲得高產(chǎn)玉米黃素的安全工程菌株，有望解決目前玉米黃素供不應(yīng)求、價格高等問題。

　　該研究結(jié)果以Enhanced coproduction of cell-bound zeaxanthin and secreted exopolysaccharides by Sphingobium sp. via metabolic engineering and optimized fermentation 為題發(fā)表于Journal of Agricultural and Food Chemistry (DOI:10.1021/acs.jafc.9b05342)。該成果涉及的技術(shù)已申請專利(201610866211.x;201610657389.6)。昆明植物所博士研究生劉萌萌為該論文第一作者，黃俊潮為通訊作者。該研究得到云南省野生植物資源與生物技術(shù)重點實驗室的部分資助。

高產(chǎn)玉米黃素菌株的建立及其發(fā)酵生產(chǎn)

　　玉米黃素(zeaxanthin)是光合生物重要色素，具有保護細胞免受高光損傷的作用。玉米黃素也是視網(wǎng)膜黃斑重要色素，具有保護眼睛、維護視覺和認知等功能。人和動物自身不能合成玉米黃素，必須從食物中攝取。蔬菜和水果是玉米黃素的主要來源，但人體每天數(shù)毫克的需求量難以從只含微克量水平的食物中得到。因此玉米黃素是人群最普遍缺乏的營養(yǎng)元素，發(fā)掘玉米黃素新資源具有現(xiàn)實意義。中國科學院昆明植物研究所功能基因組學與利用團隊黃俊潮研究組長期從事類胡蘿卜素生物合成研究工作，最近在玉米黃素生物合成研究中取得新的進展。
　　研究團隊首先對分離到一株新的能合成和積累念珠藻黃素（玉米黃素的羥化衍生物）的鞘氨醇單胞菌（Sphingobium sp.）進行全基因組測序及基因功能分析，解析了該菌類胡蘿卜素合成的途徑。同時用化學誘變劑處理該菌得到CrtG基因功能缺陷、只積累玉米黃素的突變株。其次建立基于該菌內(nèi)源質(zhì)粒的基因表達載體，篩選適合驅(qū)動基因表達的內(nèi)源啟動子，鑒定該菌玉米黃素合成的關(guān)鍵限速步驟。在此基礎(chǔ)上，通過代謝工程的改造最終獲得遺傳穩(wěn)定的DIZ工程菌株，該菌株經(jīng)培養(yǎng)優(yōu)化后可實現(xiàn)發(fā)酵罐培養(yǎng)4天得到每升培養(yǎng)物含479毫克的玉米黃素以及22克胞外多糖。鞘氨醇單胞菌是普遍認為安全（GRAS）的菌株，已用于工業(yè)化生產(chǎn)多用途的胞外多糖。該研究系首次在該菌實現(xiàn)遺傳操作，獲得高產(chǎn)玉米黃素的安全工程菌株，有望解決目前玉米黃素供不應(yīng)求、價格高等問題。
　　該研究結(jié)果以Enhanced coproduction of cell-bound zeaxanthin and secreted exopolysaccharides by Sphingobium sp. via metabolic engineering and optimized fermentation 為題發(fā)表于Journal of Agricultural and Food Chemistry (DOI:10.1021/acs.jafc.9b05342)。該成果涉及的技術(shù)已申請專利(201610866211.x;201610657389.6)。昆明植物所博士研究生劉萌萌為該論文第一作者，黃俊潮為通訊作者。該研究得到云南省野生植物資源與生物技術(shù)重點實驗室的部分資助。
　　高產(chǎn)玉米黃素菌株的建立及其發(fā)酵生產(chǎn)
　　

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