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核心问题：木质纤维素水解液中的糠醛是生物乙醇发酵的关键抑制剂，严重抑制运动发酵单胞菌（Zymomonas mobilis）的生长和乙醇生产，需要有效提高其糠醛耐受性。
关键发现：从易错PCR文库中筛选到三个RpoD突变株（ZM4-MF1、ZM4-MF2、ZM4-MF3），在3 g/L糠醛下，最佳突变株ZM4-MF2最大细胞密度OD600约2.0（约30 h），而对照ZM4-rpoD仅约1.3
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代谢工程
Error-prone PCREthanol productionFurfural toleranceGlobal transcription machinery engineeringRpoD proteinSigma factor
Zymomonas mobilis ZM4
Zymomonas mobilis ZM4
Zymomonas mobilis ZM4
核心问题：传统丁醇发酵依赖严格厌氧条件，操作复杂且成本高，需要开发能在非厌氧条件下高效产丁醇的微生物系统。
关键发现：TSH06在非厌氧条件下产生12.97 g/L丁醇和15.39 g/L总溶剂，比纯C. acetobutylicum TSH1（10.39 g/L）分别高25%和24%
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发酵工程
TSH06丁醇共生生物燃料非厌氧发酵
Clostridium acetobuty...
Clostridium acetobuty...
Clostridium acetobuty...
核心问题：系统整理异戊二烯转移酶（尤其是DMATS超家族）在生物初级和次级代谢中的分类、底物特异性、生化特性和反应机制，阐明其对异戊二烯类天然产物结构多样性的贡献。
关键发现：综述指出已鉴定的异戊二烯类天然产物超过63,000种
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代谢工程
Aromatic prenyltransferaseDimethylallyltyrptophan synthasePeptide prenyltransferasePhylogenetic relationshipsPrenyl diphosphate synthaseProtein prenyltransferase
Aspergillus fumigatus
Claviceps purpurea
Aspergillus fumigatus
核心问题：在酿酒酵母中高效合成虾青素，克服β-胡萝卜素向虾青素转化步骤的瓶颈，实现虾青素的高产。
关键发现：初始菌株YPP1产虾青素0.385 mg/g DCW，β-胡萝卜素9.480 mg/g DCW
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代谢工程
AstaxanthinHaematococcus pluvialisMetabolic engineeringSaccharomyces cerevisiaeβ-Carotenoid hydroxylaseβ-Carotenoid ketolase
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae
核心问题：如何高效、选择性水解甜菊苷（stevioside）C-13位槐糖基的β-1,2-糖苷键，从而制备高附加值甜味剂悬钩子苷（rubusoside），并避免过度水解产生多种副产物。
关键发现：['BGL1 对槐糖（sophorose）的相对活性为
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酶工程 / 代谢工程
Rubus suavissimusRubusosideSophoroseSteviosideStreptomyces sp.β-Glucosidase
Escherichia coli XL1-...
Streptomyces sp. GXT6
核心问题：总结类维生素A转化酶（RDH、ADH、AKR、ALDH、ARAT等）的生化特性、活性位点和反应机理，并介绍利用这些酶及代谢工程细胞生产类维生素A的方法，重点关注细菌来源的酶。
关键发现：海洋细菌BCO酶法生产视网膜最高达181 mg/L（底物β-胡萝卜素350 mg/L，转化率52% w/w，产率9.1 mg/L/h）
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代谢工程 / 合成生物学
BiotransformationEnzyme characterizationRetinoid-converting enzymeRetinoids
Escherichia coli
Escherichia coli
Marivirga tractuosa
核心问题：对两性霉素B产生菌Streptomyces nodosus进行基因组测序和挖掘，鉴定影响两性霉素产量的基因，并通过代谢工程提高两性霉素及其类似物产量，同时激活沉默的天然产物基因簇。
关键发现：基因组测序获得大小为7,714,110 bp的单scaffold
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代谢工程
Amphotericin BGenome sequenceStreptomyces nodosus
Streptomyces nodosus ...
Streptomyces nodosus ...
Streptomyces nodosus ...
核心问题：阐明类胡萝卜素1,2-水合酶（CrtC）催化加水的分子机制，鉴定关键催化残基。
关键发现：鉴定的关键残基H239、W241、Y266、D268（RgCrtC编号）全部被丙氨酸替换后酶活完全丧失
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酶工程
BiocatalysisCarotenoid 1,2- hydrataseCrtCEnzyme mechanismHydro- lyase
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题：水蛭透明质酸酶（LHAase）在毕赤酵母中分泌表达水平不足，需要提高其产量以满足工业生产需求。
关键发现：初始LHAase产量为8.42×10^5 U/ml
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代谢工程
Amphipathic peptidesLeech hyaluronidaseN-terminal engineeringPichia pastorisSignal peptidesVariable temperature control strategy
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
核心问题：尽管大肠杆菌和酿酒酵母已被广泛用于萜类生物合成，但枯草芽孢杆菌具有天然MEP途径、GRAS安全性、快速生长和天然高产异戊二烯等优势，其作为萜类细胞工厂的潜力尚未被充分开发。本文综述了枯草芽孢杆菌生产萜类的代谢工程研究进展、面临挑战及未来方向。
关键发现：萜类化合物超过60,000种，占天然产物词典记录的天然产物总数的24.11%（64,571/267,783）
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代谢工程
Bacillus subtilisBiosynthesisMetabolic engineeringTerpenoids
Bacillus subtilis
Bacillus subtilis
Bacillus subtilis
核心问题：天然微生物生产(R,R)-2,3-丁二醇时产物对映体纯度低，且多为条件致病菌，不适合工业放大；需要开发非致病、工业友好且能高光学纯度生产(R,R)-2,3-丁二醇的宿主菌。
关键发现：P01启动子强度为PBB的2倍
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代谢工程
(R,R)-2,3-butanediolEscherichia coliMetabolic engineeringPromoter
Escherichia coli MG1655
Escherichia coli MG1655
Escherichia coli MG1655
核心问题：解决倍半萜内酯（如小白菊内酯和青蒿素）在天然植物中含量低、化学合成成本高的问题，通过代谢工程在微生物和植物平台实现高效生产。
关键发现：用DIMEB和茉莉酸甲酯处理A. annua悬浮细胞，青蒿素产量提高约300倍
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代谢工程
ChloroplastCytochrome P450Metabolic engineeringSesquiterpene lactonesTerpenes
Artemisia annua (黄花蒿)
Artemisia annua (黄花蒿)
Artemisia annua (黄花蒿)
核心问题：红冬孢酵母中类胡萝卜素和脂质均定位于细胞膜，导致产物收获与分离困难，传统提取方法步骤多、成本高且使用有机溶剂不环保。
关键发现：Pdr10菌株在双相培养基中总类胡萝卜素产量从野生型的1.9 μg/mg提高到2.9 μg/mg
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代谢工程
ABC transporterCarotenoidsExtractionLipidsRhodosporidium toruloidesSeparation
Rhodosporidium torulo...
Saccharomyces cerevisiae
Rhodosporidium torulo...
核心问题：玉米原料乙醇发酵过程中，植酸会降低乙醇生产效率并导致磷排放增加，同时降低DDGS的动物饲料价值。
关键发现：重组菌株PHY表面植酸酶活力达6.4 U/g湿细胞，细胞壁部分为9.2 U/g；摇瓶发酵中PHY菌株乙醇产量112.7 g/L，比对照菌株高5.5%，发酵效率达89.96%（对照85.82%）；5-L生物反应器中，PHY菌株比生长速率提高20.1%（0.53 vs
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代谢工程
BioethanolPhytaseSaccharomyces cerevisiaeSurface-displaying expression
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
核心问题：利用 Lactobacillus reuteri 静息细胞将甘油生物转化为 3-羟基丙酸 (3-HP) 时，面临产物抑制、分解代谢物阻遏和产率低等挑战，需要优化细胞状态和转化策略以提高 3-HP 的产量和产率。
关键发现：在含 20 mM 甘油的 MRS 培养基中，L. reuteri 稳定期细胞的 3-HP 途径基因（pduP、pduW、pduL）表达上调
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代谢工程
3-hydroxypropionic acidLactobacillus reutericatabolite repressionglycerol bioconversionproduct inhibitionresting cells
Lactobacillus reuteri...
Lactobacillus reuteri...
Lactobacillus reuteri...
核心问题：在酿酒酵母中通过基因工程提高天然2-苯乙醇的产量，以替代化学合成和植物提取方法，满足市场需求。
关键发现：重组菌株SPO8和SPO10的2-苯乙醇产量分别比野生型提高9.3%和16.3%
等 2 条
代谢工程
2-phenylethanolARO10ARO8Ehrlich pathwaySaccharomyces cerevisiaegenetic engineering
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
核心问题：阐明β-香树脂醇合酶（βAS）基因在人参皂苷生物合成中的功能及其对达玛烷型和齐墩果烷型皂苷代谢流分配的影响。
关键发现：RNAi系中βAS基因（PNY1、PNY2）表达显著下调
等 3 条
代谢工程
GinsenosideHairy rootsRNAiβ-Amyrin synthase
Panax ginseng hairy r...
Panax ginseng hairy r...
Panax ginseng hairy r...
核心问题：原人参二醇（PPD）是达玛烷型人参皂苷的苷元，具有重要药理活性，但在人参植物中含量极低且难以化学合成，需要建立异源生产系统。
关键发现：转基因烟草叶片中PPD含量为2.3-5.7 μg/g DW，其中Tr6系最高为5.6 μg/g DW
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代谢工程
CYP716A47Dammarenediol-II synthaseProtopanaxadiolSapogeninTransgenic tobacco
烟草（Nicotiana tabacum）
烟草（Nicotiana tabacum）
烟草（Nicotiana tabacum）
核心问题：解析BpAP1在桦树花发育转变及二萜生物合成中的转录调控作用，并预测其靶基因
关键发现：在BpAP1过表达系中检测到8302个差异表达unigenes（4637个上调，3665个下调），在RNAi系中检测到7813个（4688个上调，3125个下调）。BpAP1在过表达系中表达量是NT的1160.07倍
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植物代谢工程
BirchBpAP1Flower developmentTarget geneTranscriptome
桦树（Betula platyphylla...
桦树（Betula platyphylla...
桦树（Betula platyphylla...
核心问题：从超旱生沙漠植物沙冬青中克隆钼辅因子硫化酶基因AnMCSU，并验证其在非生物胁迫耐受中的功能，为作物抗逆转基因改良提供新基因资源。
关键发现：AnMCSU cDNA全长2544 bp，包含167 bp 5'UTR、88 bp 3'UTR和2289 bp ORF，编码84.85 kDa、762个氨基酸的蛋白，定位于细胞质
等 5 条
代谢工程
Abiotic stressAmmopiptanthus nanusHeterologous expressionMolybdenum cofactor sulfurase
Ammopiptanthus nanus
Arabidopsis thaliana
Nicotiana benthamiana