Metabolic Engineering:我国科学家开发植物源杀菌剂大黄素甲醚微生物合成新技术

大黄素甲醚是一种已经上市的植物源生物农药，可用于植物白粉病、霜霉病、灰霉病和炭疽病等植物病害的防治。目前，大黄素甲醚需要从中药大黄中提取，但存在诸多弊端，如植物生长条件苛刻且缓慢、化合物丰度低分离难等，严重限制了其市场推广，导致市场上难觅其踪影。

近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究团队在《Metabolic Engineering》期刊上发表了题为“Microbial production of the plant-derived fungicide physcion”的研究论文。研究团队首先利用过表达转录调控因子GedR成功实现了地曲霉素生物合成基因簇的激活，产生了一系列大黄素及其下游代谢衍生物；进而通过关键O-甲基转移酶基因gedA的敲除，实现了前体化合物大黄素的高效积累。在此基础上，多种策略并举挖掘大黄素-3-羟基-O-甲基转移酶，并通过体外酶活实验进行验证，最终获得了六个潜在的酶学元件；进一步通过代谢工程改造将候选酶基因导入高产大黄素的土曲霉底盘中，最终构建了大黄素甲醚高产的土曲霉细胞工厂，并进行了百升发酵放大，产量达到6.3 g/L。

该项技术首次实现了植物源杀菌剂大黄素甲醚的微生物高效合成，有望实现从传统植物种植提取到现代微生物发酵生产技术的变革。