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核心问题：肺炎克雷伯菌代谢工程中可用的启动子实际表达水平未知，缺乏系统性比较，导致基因表达调控难以精确匹配需求。
关键发现：在肺炎克雷伯菌KG1中，无诱导时Ptac的β-半乳糖苷酶活性达396.5 U/mg，比PT5高9.5倍
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代谢工程
Klebsiella pneumoniaeLacZ reporter genegene expressionmetabolic engineeringpromoter
Klebsiella pneumoniae...
Escherichia coli DH5α
Klebsiella pneumoniae...
核心问题：低氧耐受性和底物利用范围窄限制了生物丁醇的工业化生产，需要开发能在非厌氧条件下利用廉价底物（如淀粉）生产丁醇的方法。
关键发现：['在非厌氧条件下，共培养丁醇浓度达到10.49 g/L（90%接种量优化），与纯C. beijerinckii NCIMB 8052厌氧培养的产量接近。', '共培养中C. beijerinckii NCIMB 8052的细胞比例随时间增加，到发酵结束时接近99%，而B. cereus CGMCC
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发酵工程
丁醇共培养拜氏梭菌淀粉利用溶解氧蜡状芽孢杆菌
Bacillus cereus CGMCC...
Clostridium beijerinc...
核心问题：如何通过扩展微生物的代谢途径（脂肪酸、异戊二烯和醇途径）来提高生物燃料的微生物生产效率，以解决传统化石燃料的替代问题。
关键发现：通过将atfA、adhE和pdc基因导入大肠杆菌，脂肪酸乙酯产量可达1.28 g/L（占细胞干重25.4%）
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代谢工程
Alcohol-derived pathwayBiofuelsFatty acid-derived pathwayIsoprenoid-derived pathwayMicrobial production
Escherichia coli
Escherichia coli
Escherichia coli
核心问题：从雷公藤中克隆并功能鉴定异戊烯基焦磷酸异构酶基因TwIPI，为解析萜类活性成分生物合成及代谢工程改造提供基因资源。
关键发现：TwIPI cDNA全长1564 bp，编码288个氨基酸，预测分子量32.65 kDa，理论等电点5.59
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代谢工程
Tripterygium wilfordiibioinformatics analysisexpression analysisfunctional color assayisopentenyl diphosphate isomerase
Escherichia coli Tran...
Escherichia coli XL1-...
Tripterygium wilfordi...
核心问题：利用甲醇诱导型AOX1启动子在巴斯德毕赤酵母中分泌生产单链抗体片段时，存在分泌延迟（诱导后约14小时产物才出现）以及高纯氧需求的问题，导致生产效率低、成本高。
关键发现：短时甘油补料（2 h）时scFv在诱导后14 h才开始在上清积累，延长至18 h后诱导立即出现产物
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发酵工程
AOX1启动子单链抗体片段巴斯德毕赤酵母过程优化重组蛋白生产
巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)
巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)
巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)
核心问题：阐明混合培养条件下两种虾青素产生菌（雨生红球藻和法夫酵母）代谢通量分布的变化，揭示混合培养促进虾青素合成的机制。
关键发现：在混合培养中，P. rhodozyma中流向虾青素合成的碳通量增加20%，这可能归因于H. pluvialis光合作用释放的氧气和升高的氧消耗
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代谢工程
AstaxanthinHaematococcus pluvialisMetabolic flux analysisMixed culturePhaffia rhodozyma
Phaffia rhodozyma
Phaffia rhodozyma
Phaffia rhodozyma
核心问题：在大肠杆菌中异源表达CYP725A4时，主要形成非天然副产物OCT和iso-OCT，目标产物紫杉二烯-5α-醇（T5α-ol）产量很低，制约了紫杉醇前体的微生物合成。
关键发现：大肠杆菌中TS的主要产物为endotaxadiene（87-94%），次要产物为exotaxadiene（5-13%）
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代谢工程
P450 reductasecytochrome b5diterpenemetabolic engineeringpaclitaxeltaxane
Escherichia coli C41(...
Escherichia coli C41(...
Escherichia coli C41(...
核心问题：通过基因工程在烟草属植物的叶和花中合成酮类胡萝卜素（尤其是虾青素），因为大多数植物缺乏酮类胡萝卜素生物合成能力，而常规化学合成成本高。
关键发现：在N. glauca花瓣中表达crtW后，4-酮玉米黄质（4-ketozeaxanthin）含量最高达56 μg/g dw
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代谢工程
4-ketolutein4-ketozeaxanthinKetolase genes crtO and crtWNectary carotenoidsNicotiana glaucaNicotiana tabacum
Nicotiana glauca
Nicotiana tabacum cv....
Nicotiana tabacum cv....
核心问题：如何在植物和微生物中重建类黄酮和芪类化合物的多酶合成途径，以提高这些具有健康益处的天然产物的产量。
关键发现：在大肠杆菌中，利用4CL和RS可将p-香豆酸转化为白藜芦醇，产量约100 μg/mL培养液
等 4 条
代谢工程
FlavonoidsMetabolic engineeringPhenylpropanoid metabolismStilbenoids
Escherichia coli
Escherichia coli
Escherichia coli
核心问题：如何通过微生物代谢工程高效生产C3至C5高级醇，以替代化石燃料并降低CO2排放。
关键发现：在E. coli中，利用alsS、ilvCD和Kivd/ADH2生产异丁醇，最高产量22 g/L（理论产率的86%）
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代谢工程
BiofuelsHigher alcoholsMetabolic engineering
Escherichia coli
Escherichia coli
Escherichia coli
核心问题：筛选三七（Panax notoginseng）三萜皂苷生物合成途径中的关键基因，确定调控PPD型皂苷产量应优先靶向的基因
关键发现：总皂苷含量在叶、根、叶柄中依次降低，叶分别为根和叶柄的3倍和8.5倍
等 7 条
代谢工程
HPLC-MSPanax notoginsengcanonical correlation analysisgene expressionprincipal component analysis
三七（Panax notoginseng）...
三七（Panax notoginseng）...
三七（Panax notoginseng）...
核心问题：如何利用生物技术高效生产生物丁醇，以替代石油基燃料并减少二氧化碳排放
关键发现：丁醇热值为29.2 MJ/L，高于乙醇(21.2 MJ/L)，低于汽油(32.5 MJ/L)
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代谢工程
BiobutanolBiofuelButanolClostridium acetobutylicumSolvents
Clostridium acetobuty...
Clostridium acetobuty...
Clostridium acetobuty...
核心问题：柑橘来源的γ-萜品烯合酶（CitMTSL3）在大肠杆菌中难以大量可溶性表达，且该酶的催化机制尚未完全阐明。
关键发现：去除质体靶向信号后，37°C诱导时N2构建体的可溶与不可溶蛋白几乎各半，而N1（全长）大部分不可溶
等 2 条
代谢工程
Citrus unshiufunctional expressionmonoterpene synthaseγ-Terpinene
Escherichia coli BL21...
核心问题：在大肠杆菌中实现紫杉醇前体——10-脱乙酰巴卡丁III（10-DAB）的C10位酰基修饰，生产巴卡丁III及其丙酰、丁酰类似物，为第二代紫杉醇衍生物提供前体。
关键发现：['在E. coli JM109中表达dbat，外源补充乙酸（1-5 mM）对巴卡丁III的转化率约为10%，与不添加乙酸时相似', '在5 mM丙酸条件下，10-DAB转化为10-DAPB的转化率为13±1.0%，较无外源丙酸时的2.0±0.9%提高约5倍', '在1 mM和2 mM丙酸条件...
等 2 条
代谢工程
Acetoacetate:acetyl-CoA CoA-transferase of the ato operonAcetyl-CoA synthaseBaccatin IIIPaclitaxelSecond-generation taxanes
Escherichia coli JM109
Escherichia coli JM109
Escherichia coli BL21...
核心问题：如何利用重组微生物或植物经济地生产具有药用价值的生物碱类次级代谢产物
关键发现：过表达Coptis japonica的60MT和4'OMT使Eschscholzia californica生物碱含量提高7.5倍
等 6 条
代谢工程
AlkaloidsBiosynthesisIn-vitro productionMetabolic engineeringTerpenoids
Escherichia coli
Escherichia coli
Escherichia coli
核心问题：质粒表达系统存在结构不稳定和需抗生素维持等缺陷，需要一种简单可靠的方法将表达盒稳定整合到大肠杆菌染色体上，以实现多步异源生物合成途径的稳定表达。
关键发现：在λ-Red重组整合后，MacConkey平板上假阳性克隆比例高达20%-70%（表现为有抗生素抗性但菌落呈红色），而所有浅色菌落均验证为正确的位点特异性整合
等 4 条
代谢工程
Chromosomal integrationEscherichia coliMacConkey screeningZeaxanthin
Escherichia coli BW25...
Escherichia coli BW25...
Escherichia coli BW25...
核心问题：提高丁醇选择性，降低丙酮等副产物生成，以降低生物丁醇的分离成本。
关键发现：构建的M5(pIMP1E1AB)菌株在pH
等 4 条
代谢工程
Aldehyde/alcohol dehydrogenaseButanolClostridium acetobutylicumCoenzyme A transferaseTrade-off curve analysis
Clostridium acetobuty...
Clostridium acetobuty...
Clostridium acetobuty...
核心问题：重组大肠杆菌中铜绿假单胞菌酰胺酶表达时易形成不溶性聚集体，影响可溶蛋白产量；需要研究培养条件对聚集的影响并开发温和溶解活性聚集体以回收酶的方法
关键发现：在37°C、0.4 mM IPTG、乙醇存在时，可溶性酰胺酶比活力最高为0.421 U/mg蛋白
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发酵工程
Escherichia coliFTIRProtein aggregatesRecombinant amidaseSolubilization
Escherichia coli JM10...
核心问题：探讨如何利用合成生物学的新工具（如RNA调控器件、启动子工程、非天然氨基酸等）拓展酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）代谢工程的能力。
关键发现：酿酒酵母中删除GDH1使cubebol产量提高85%，但比生长速率下降，过表达GDH2可恢复
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代谢工程与合成生物学
Industrial biotechnologyMetabolic engineeringSaccharomyces cerevisiaeSynthetic biologyYeast
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae
核心问题：omega-3脂肪酸、青蒿素和紫杉醇等临床重要分子天然来源稀缺、化学合成昂贵且不可持续，需要利用代谢工程在微生物和植物中实现经济、可持续的生产。
关键发现：解脂耶氏酵母Y2097菌株油脂中EPA含量达40%
等 8 条
代谢工程
ArtemisininMetabolic EngineeringOmega-3Taxol
Yarrowia lipolytica
Yarrowia lipolytica
Yarrowia lipolytica