甲醇、甲烷等有機碳一化合物作為微生物生長的碳源和能源，與傳統(tǒng)糖基原料相比具有顯著經(jīng)濟和環(huán)保效益。甲基營養(yǎng)菌（Methylorubrumextorquens）是有機碳一代謝的模式微生物，然而其中心代謝途徑存在著高耗能、高耗還原力的“卡脖子”問題，制約其作為高效甲基細胞工廠的發(fā)展能力。山東省應用真菌重點實驗室相關研究團隊創(chuàng)新提出構建協(xié)同同化途徑、雙管齊下代謝有機碳一化合物的理性設計策略，通過利用基因組水平代謝通量分析、缺陷型突變菌復篩技術、途徑設計與基因元件優(yōu)化、轉錄物和代謝物定量組學分析等先進研究手段，成功重塑甲基工程菌的合成代謝網(wǎng)絡，創(chuàng)建了異源核酮糖單磷酸循環(huán)和天然絲氨酸循環(huán)的高效協(xié)同同化途徑，顯著提高了甲醇利用效率和細胞生長速率。基于此，重塑基因工程菌能夠大幅提高甲醇催化轉化成生物基材料3-羥基丙酸（3-hydroxypropionicacid）的合成效率，并為甲烷等有機碳有效轉化成生物醫(yī)藥品、精細化學品等高還原度、高價值產品研發(fā)等提供新思路。

　　青島農業(yè)大學生命科學學院碩士畢業(yè)生袁肖杰、陳文靜和馬增新博士，中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所袁倩倩副研究員為本論文共同第一作者，該研究得到清華大學生物化工系邢新會教授、張翀副教授和美國華盛頓大學微生物系LianHe博士的精心指導，以及學校生命科學學院莫旭華副教授等師生共同幫助，團隊負責人、青島農業(yè)大學生命科學學院楊松教授是本論文通訊作者。研究課題獲得國家重點研發(fā)計劃“合成生物學---有機碳一原料利用的人工細胞構建（2018YFA0901500）”、國家自然科學基金（21776149、22078169、32000003和21908239）和青島市生物制造行業(yè)智庫聯(lián)合基金（QDSWZK202001）的連續(xù)共同資助，獲得山東省應用真菌重點實驗室、青島市沼氣微生物高值轉化利用國際合作基地、生科院農業(yè)分子科研儀器平臺和校中心實驗室的大力支持。