科学家巧用进化策略提高生物燃料生产效率
时间:2017-12-07

  科学家们使用进化策略来提高生物燃料的生产效率 - 新闻 - 科学网

  据新华社报道,电力,秸秆等农林废弃物生物燃料的生产是合理的,但生产效率仍有待提高。科学家们转向自然进化的规则,让细菌在生存竞争中更加善于分解木糖,从而提高生物燃料的效率。

  美国亚利桑那州立大学近日发布新闻稿说,在大肠杆菌大学的一个研究小组住在一个特殊的环境,迫使他们分解木糖发酵生存。经过150多代的育种,基因突变使这些细菌更有效地分解木糖。将突变基因移植到发酵菌株后,分解效率显着提高。

  木糖是一种含有5个碳原子的糖,广泛存在于植物中。秸秆,稻壳,锯末,干草和许多其他含有大量的木糖。利用这些原料生产生物燃料,可以避免以玉米,甘蔗为原料,影响粮食生产,消除农业废弃物。然而,工业上用于发酵的大肠杆菌优先使用葡萄糖,并且只要葡萄糖存在于环境中,它们就会关闭分解木糖的功能。

  植物材料也常含有丰富的葡萄糖,所以木糖细菌分解的能力和效率是不够的。该团队将大肠杆菌置于仅含有木糖的培养基中。不善于分解木糖的细菌将失去生存竞争力。细菌起初生长非常缓慢,但经过150多代的进化,他们适应了新的环境而兴盛。

  分析表明,以这种方式培养的所有三组大肠杆菌都成功地转化为每批相同的基因。其中最引人注目的变化之一就是调控蛋白X1yR。仅调节两个氨基酸开关,细菌就能有效分解木糖并抑制葡萄糖的利用。研究人员将突变基因移植到工业大肠杆菌中,并在发酵后四天将产量提高达50%。

  研究人员说,这一发现突破了生物燃料生产领域的一个主要瓶颈。他们希望与工业机构合作进行大规模的应用测试,以验证经济可行性

  “中国科技报”(2017-07-04第二版国际)