博士生馮俊是兩篇論文的第一作者，通訊作者分別是分子微生物與技術教育部重點實驗室所屬環境微生物與微生物製造研究室宋存江教授和生物活性材料教育部重點實驗室所屬生物材料結構與功能研究室王淑芳教授。十幾年來，兩研究室組成的生物材料微生物合成與應用研究Group致力於生物材料的微生物合成和理化性質表征及其應用的理論與產業化應用研究。
論文《Recruiting a new strategy to improve levan production in Bacillus amyloliquefaciens》於9月8日在線發表。低聚果糖是一種重要的生物聚合物，在食品和醫藥方麵有著廣泛的應用，是對人體腸道菌群具有積極作用的益生元。為了提高果聚糖產量，項目組依次敲除了生物被膜重要基質蛋白基因tasA,六個胞外蛋白酶基因(bpr, epr, mpr, vpr, nprE以及aprE)以及聚穀氨酸合成酶基因簇pgsBCA。最終得到的NK-Q-7 (ΔtasA, Δbpr, Δepr, Δmpr, Δvpr, ΔnprE, ΔaprE and ΔpgsBCA))菌株果聚糖搖瓶產量為31.1 g/L較對照菌株NK-ΔLP (ΔpgsBCA) (15.3 g/L)提高了103%。另外，檢測發現NK-Q-7菌株的澱粉酶產量較對照菌株也提高了94.1%。這是第一次報道通過缺失細菌胞外蛋白酶以及TasA蛋白來提高細菌果聚糖產量。同時得到的NK-Q-7菌株展現出較好的特性可用於胞外蛋白生產以及胞外蛋白相關產物的合成。項目組進一步采用五升四聯罐發酵合成低聚果糖，獲得了43.34 g/L的產量，其突出的特征在於，自發酵液中一次分離純化便可獲得純度高於98%的低聚果糖，具有極高的產業化的意義。相關的技術已經申報了中國發明專利，該產品的中試放大實驗研究正在與企業接洽中。論文鏈接：http://www.nature.com/articles/srep13814
論文《Improved poly-γ -glutamic acid production in Bacillus amyloliquefaciens by modular pathway engineering》通過代謝改造γ-PGA合成相關代謝網絡：副產物合成，γ-PGA降解，穀氨酸前體合成，γ-PGA合成以及自誘導因子合成，構建了一株γ-PGA產量提高的解澱粉芽孢杆菌工程菌。該研究首先在解澱粉芽孢杆菌NK-1出發菌株的基礎上敲除了胞外多糖合成基因簇epsA-O，果聚糖合成基因簇sac，脂多糖合成相關基因lps，乙酸合成相關基因pta，得到NK-E7菌株產量較野生型有微小提高從3.8提高到4.15 g/L。然後在NK-E7菌株基礎上敲除γ-PGA降解酶基因pgdS以及細胞壁水解酶基因cwlO，得到NK-E10菌株產量從4.15提高到9.18 g/L。在NK-E10菌株的基礎上敲除細胞自誘導因子合成基因luxS，聚穀氨酸產量從9.18提高到9.54 g/L。通過人工設計合成的sRNA對穀氨酸利用途徑關鍵基因進行抑製表達。實驗發現當穀氨酸脫氫酶基因rocG抑製時，菌株NK-anti-rocG的γ-PGA產量最高達到11.04 g/L。利用5-L發酵罐對NK-anti-rocG菌株進行補料分批發酵實驗，菌株在發酵54 h時產量最高達到20.3 g/L。這是首次報道利用係統代謝工程策略提高γ-PGA產量的文章。本實驗采用的代謝策略也可用於其它工程菌株改造用於生產其它重要代謝產物。相關的技術已經獲得中國發明專利，該產品的中試放大正在和業內企業商討對接中。
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