近日，中国农业科学院植保所植物病害生物防治创新团队在知名期刊《农业与食品化学杂志（journal of agricultural and food chemistry）》在线发表了题为“enhancing the production of xenocoumacin 1 in xenorhabdus nematophila cb6 by a combinatorial engineering strategy”的研究论文。该论文通过多种代谢工程策略构建了高产xcn1的工程菌株，将xcn1的产量从0.07g/l提升到3.52 g/l，是迄今为止报道的最高产量，使xcn1的产业开发成为可能。
xencoumacin 1（xcn1）是一种小肽类衍生物，包含精氨酸残基、亮氨酸残基和四个乙酸酯单元。该物质是本团队前期从嗜线虫致病杆菌 xenorhabdus nematophila cb6菌株发酵液中分离鉴定的一种具有抗菌活性的天然产物。前期研究发现xcn1对辣椒疫病、马铃薯晚疫病和番茄晚疫病等植物疫病具有较好的防治效果，具备开发成新型生物杀菌剂的广阔前景。然而，野生型cb6菌株中xcn1产量低（0.07 g/l），导致田间应用成本过高，无法满足规模化生产的需求。针对这一产业中的关键问题，本文通过阻断降解途径、增强合成途径和敲除潜在的竞争基因簇等多种代谢工程策略，成功将xcn1的产量从0.07 g/l提高到0.91 g/l，进一步通过培养基筛选，将xcn1产量提升到1.94 g/l。最后，在5 l生物反应器中进行发酵工艺优化，将xcn1产量提高到3.52 g/l。本项研究显著提升了抗菌天然产物xcn1的产量，初步满足了大规模生产的需求，为以xcn1为主效成分开发成新型生物杀菌剂奠定了基础。
本论文的第一作者为中国农业科学院植保所博士后秦有才（已出站）和博士研究生贾丰莲，通讯作者为李广悦研究员。本研究得到了中国农业科学院科技创新工程和国家自然科学基金项目（no.31972327）的资助。
图1. 代谢工程与发酵工程相结合策略提升xcn1产量的过程示意图
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