萜烯广泛应用于医药、食品添加剂、化妆品、生物防治、能源工业等诸多领域。近年来，萜烯类化合物因其具有高能量密度、低冰点、低碳排放等优点而受到越来越多的关注，可用于制造高性能、高密度的航空燃料。
萜烯的传统生产方法是从天然植物中提取或化学合成。但两种方法均存在收率低、能耗高、工艺复杂、污染严重等问题。随着合成生物学的发展和对绿色能源和可持续能源需求的不断增加，利用可再生糖作为原料和转基因微生物作为宿主生产所需产品成为新的研究热点。
青岛生物能源与生物处理技术研究所(QIBEBT)的张海波教授说:“相当多的微生物发酵产品都是有机溶剂，对宿主细胞有一定的毒性。”“然而，大多数关于微生物工程产生各种化学物质的研究集中在提高宿主菌株的代谢效率，而相对较少的研究集中在提高宿主菌株对有毒产品的耐受性。”
为了提高大肠杆菌BL21(DE3)对sabinene(一种双环单萜)的耐受性，张教授的团队通过适应性实验室进化(ALE)对该菌株进行了进化，获得了一个耐sabinene的突变体XYF(DE3)。XYF(DE3)的sabinene产量达到191.76 mg/L，是亲本的8.43倍。
该小组还通过基因组重测序、转录组分析和横向工程揭示了与提高XYF(DE3)耐受性相关的关键通路和基因。首次发现ybcK、ygiZ和scpA基因对大肠杆菌BL21(DE3)的萜烯类耐药有重要影响。
本研究为合理设计sabinene甚至其他萜类化合物的微生物合成系统提供了有价值的信息。
相关进展发表在《生物燃料的生物技术》杂志上。这项工作得到了中国科学院青年创新促进会、海南省研发计划重点项目和中国科学院大连清洁能源国家实验室的支持。
