天津工生所在秸稈降解利用研究方面取得進展

　　生物質資源有效利用是緩解能源危機、減少溫室氣體排放、促進社會可持續發展的重要舉措。農作物秸稈以其生產范圍廣、年生產量大、不與人爭糧以及纖維素、半纖維素含量高等優點成為重要的生物煉制原料。然而，由于秸稈成分復雜、堅韌、異質性高，使得不同農作物秸稈在生物煉制過程中所需的降解酶系可能會有所不同。因此，厘清微生物降解過程中利用的不同農作物秸稈的共性和特性，有助于理性改造生物質降解菌，開發有效的從秸稈到產品的微生物直接轉化策略，實現化學品和燃料的生物煉制。

　　中國科學院天津工業生物技術研究所田朝光研究組以粗糙脈孢菌為研究對象，選取我國主要的五種農作物秸稈（大麥、小麥、玉米、水稻以及大豆的秸稈）作為唯一碳源，采用第二代高通量測序技術（RNA-Seq），系統探討了真菌響應不同生物質底物的特點。基因差異分析顯示，物種秸稈共同誘導了430個基因上調表達，是響應植物生物質的核心，其中包含大量碳水化合物活性酶（CAZy）基因。在這個響應核心中，雖然有些基因在碳饑餓條件下上調表達，但仍有252個基因被植物生物質特異誘導，屬于生物質調節子（Biomass regulon）。進一步通過與微晶纖維素（Avicel）、木聚糖（Xylan）以及果膠（Pectin）調節子的比較分析發現，88個基因僅在生物質上被誘導。通過篩選這88個特異數據庫中的轉錄因子發現，缺失了轉錄因子rca-1能顯著提高粗糙脈孢菌在農作物秸稈上的產酶水平；因此，推測可能是由于在生物質上缺失了rca-1有助于抑制纖維素酶調控的核心樞紐之一clr-2的表達。在Δrca-1的基礎上再缺失負調控因子cre-1，能進一步提高粗糙脈孢菌在生物質上生長時木質纖維素酶的表達水平。

　　該研究得到國家“973”計劃(2011CB707403)等科技計劃項目資助。相關研究成果發表在生物能源領域主要國際期刊Biotechnology for Biofuels，天津工生所博士研究生王邦為論文第一作者。