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美利用经遗传改造的细菌将生物质能直接转化为乙醇

2014-06-26来源:科技日报

科技日报讯 美国佐治亚大学的一项研究发现,他们对能降解木质纤维素的细菌嗜热木聚糖酶进行遗传改造后,其直接将以柳枝稷为原料的生物质能转化成了乙醇燃料,发表在最新一期《美国国家科学院院刊》上的该研究未来有望实现工业化生产,生产出物美价廉的燃料。
  在利用柳枝稷和巴茅根等非食物农作物生物质能制造具有成本效益的生物燃料的过程中,面临的一个主要“拦路虎”是利用微生物发酵制造乙醇之前,要对植物进行预处理—将植物的细胞壁破解,科学家们一直没有找到很好的办法,因此,也拖慢了科学家们用生物质能生产生物燃料的步伐。
  现在,佐治亚大学富兰克林文理学院遗传学系教授珍妮特·威斯特菲尔玲和该校生物能源科学中心(由美国能源部资助)的研究人员,历时两年半的研究,对细菌嗜热木聚糖酶进行了遗传改造,经过改造后的菌株成功地承担了拆解植物生物质能细胞壁的任务,摒弃了预处理过程。
  威斯特菲尔玲及其同事删除了嗜热木聚糖酶的一个乳酸脱氢酶基因,引入了制造乙醇的热纤梭菌的一个乙醛/乙醇脱氢酶基因,经过遗传改造的嗜热木聚糖酶因此拥有了把糖发酵成乙醇的能力。研究结果表明,这种经过改造的嗜热木聚糖酶菌株把柳枝稷生物质能转化成了它的总发酵终产物的70%,相比之下野生型菌株的产量为0。
  威斯特菲尔玲说:“现在,不需要任何预处理过程,我们拿过柳枝稷,将其磨成粉末,添加低成本的、极少量的盐培养基,在另一端就能得到乙醇,最新研究朝着一种经济上可行的工业过程迈出了第一步。”
  威斯特菲尔玲表示,自然界的很多微生物都被证明拥有非常强大的化学和生物学能力,但面临的最大挑战是研发出好的遗传系统来使用这些微生物,系统生物学使我们可以对生物体进行操控,让它们完成此前根本无法做到的事情,最新研究就是最好的例证。
  得到的生物燃料除了有乙醇,还有丁醇和异丁醇(可与乙醇相媲美的交通燃料)以及其他燃料和化学物质。威斯特菲尔玲说:“最新研究是一个开始,证明我们可以对生物体进行操控,生产出真正可持续的产品。”
  刘霞 中国科技网-科技日报2014年06月24日