在全球食品安全与可持续发展压力不断加剧的背景下，传统畜牧业蛋白生产模式正面临耗水量大、土地占用高以及温室气体排放严重等多重挑战。与此同时，我国每年产生近3亿吨玉米秸秆，其中超过65%尚未得到有效利用。微生物单细胞蛋白（single-cell protein，SCP）因其蛋白含量高、生产周期短、环境负担低，被认为是极具发展潜力的新型蛋白来源。

近日，中国科学院天津工业生物技术研究所蛋白表达系统与微生物代谢研究组围绕“以秸秆为碳源高效合成单细胞蛋白”开展系统研究，筛选并构建了高性能马克斯克鲁维酵母（Kluyveromyces marxianus）工程菌株。研究团队将适应性实验进化（adaptive laboratory evolution，ALE）与等离子体随机诱变（ARTP）及高通量筛选相结合，系统提升了菌株的木糖利用能力、对秸秆碱处理过程中产生抑制物的耐受性以及菌体蛋白合成水平。

经过多轮驯化与筛选，研究团队成功获得了一株高性能工程菌株J368。该菌株在仅经过简单处理的玉米秸秆水解液中仍能实现高效生长和菌体蛋白合成，其蛋白含量高达57.3g/100g，较野生型菌株提高约33%，木糖利用率提升67%，显著降低了生产过程中的水耗和废水排放，为低成本、绿色化生产奠定了良好基础。进一步的营养评价结果表明，J368所产单细胞蛋白的必需氨基酸组成较为均衡，尤其赖氨酸和苏氨酸含量较高，能够较好满足猪仔等幼龄动物的营养需求。该研究不仅为单细胞蛋白的高效制造提供了新路径，也构建了一条将农业废弃物转化为高附加值产品的绿色技术通道。

该研究工作得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金以及天津市合成生物技术创新能力提升行动等项目的支持。相关成果发表于国际学术期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering，并被选为封面论文。联合培养硕士生纪筝子和天津工生所博士后杜广庆为论文共同第一作者，三峡大学龚大春教授、韩国科学技术院Sang Yup Lee院士以及天津工生所张大伟研究员为论文共同通讯作者。

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适应性进化结合诱变筛选高产单细胞菌株流程