福建师范大学生命科学学院工业微生物教育部工程中心黄建忠教授团队祁峰副教授等在食品和农业工程技术领域刊物《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（SCI一区，Top, IF=4.192） 发表题目为“High-level production of indole-3-acetic acid in the metabolically engineered Escherichia coli”的研究论文。在这项研究中，作者首次报道在大肠杆菌胞内建立两个全新的IAA微生物合成途径：即色胺（TAM）和吲哚-3-乙酰胺（IAM）途径，并通过全细胞催化和从头生物合成的方法实现重组大肠杆菌MG1655高产IAA。
吲哚-3-乙酸是植物用以调控生长发育和生理活动的重要化学物质，IAA可以激发并调控植物体内众多的生理反应，同时生长素还可以通过与其他激素的相互作用调节植物修复等其他生理活动。然而从植物或其内生菌株中提取IAA的量极少，难以满足现代农业生产的要求。本文利用代谢工程的策略，通过将来自萨氏假单胞菌（Pseudomonas savastanoi）的iaaM基因和来自拟南芥（Arabidopsis thaliana）的ami1基因共表达构建合成IAA的吲哚-3-乙酰胺（IAM）途径；同时将来自于长春花（Catharanthus roseus）的tdc基因、黑曲霉菌（Aspergillus niger）的aoc1基因和黑粉菌（Ustilago maydis）的iad1基因共同构建合成IAA的TAM途径。除此之外本文还构建了可以利用葡萄糖来生产IAA的从头合成（de novo）途径，并通过Crispr/Cas9技术优化胞内还原辅因子NADH和NADPH的供给和平衡，获得能够从头合成IAA的高产大肠杆菌菌株。当10 g/L L-色氨酸作为底物时，含有异源IAM途径的MIA-6菌株的IAA产量最高，达到7.10g/L（1.34×103mg/gDCW），是全细胞催化TAM途径的98.4倍；另外通过提高NAD（P）H的利用率对IAA从头合成途径进行优化，最后重组菌株MGΔadhE::icd以葡萄糖为底物，获得的IAA产量提高至906 mg/L。本文以大肠杆菌作为细胞工厂外源表达IAM途径和TAM途径生产IAA的工作，为高效利用微生物细胞生产氨基酸衍生物的研究提供了新思路。
福建师范大学生命科学学院工程中心祁峰副教授和黄建忠教授为论文的共同通讯作者，福建师范大学工业微生物教育部工程中心和生命科学学院细胞逆境响应与代谢调控省高校重点实验室为通讯单位。2018级研究生吴弘轩和2019级研究生杨金花为共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金和福建师范大学生命科学学院溪源江学者项目的资助。
全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c08141
日期：2021-02-13
