近日，加工所食品生物工程创新团队首次实现了以廉价甘油为碳源的大豆异黄酮-染料木苷的生物合成，研究成果以“Sustainable production of genistin from glycerol by constructing and optimizing Escherichia coli”为题在国际生物合成领域权威期刊Metabolic Engineering（IF=8.829）上发表。加工所联合培养研究生王喆为论文第一作者，夏秀东副研究员为通讯作者，江苏省农业科学院为通讯单位。

大豆异黄酮是豆科植物产生的具有多种生物活性的黄酮类化合物，具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、神经保护、预防心血管疾病、抗骨质疏松、抑制致病菌以及雌激素或抗雌激素等生物活性。染料木苷及其肠道代谢产物染料木素是大豆异黄酮中最为知名的单体。目前，染料木苷主要来源于豆科植物提取。然而，染料木苷在植物中含量低，原料种植严重依赖耕地，且易受气候、地理、病虫害和疫情等不稳定因素的影响，同时，染料木苷提取过程成本高、易造成环境污染。因此，以植物为原料的染料木苷生产是一种不稳定、不高效、不绿色的生产方法。同时，大豆异黄酮本身结构复杂性也限制了这些化合物通过化学合成手段获得。因此，研究绿色高效且不依赖耕地的染料木苷生产方法具有重要的现实意义。

与植物提取或化学合成法相比，利用微生物细胞工厂以廉价底物合成天然化合物具有绿色高效、低成本的优势。该团队通过在大肠杆菌底盘细胞中整合来自酵母、苜蓿和葛根等微生物和植物来源的17个酶，并通过代谢途径模块划分和代谢调控对染料木苷合成途径进行优化，构建了以廉价甘油为碳源的染料木苷生物合成细胞工厂。最终，通过补料分批发酵实现了202.7 mg/L的染料木苷产量，这一产量是豆科植物染料木苷产量的273-1140倍，并达到了迄今为止最高的微生物法大豆异黄酮生产水平。

该研究得到了江苏省农业科技自主创新资金项目、江苏省重点研发计划（现代农业）和国家自然科学基金等项目的资助。

 原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1096717622001343?via%3Dihub