放线菌天然产物农药代谢机制认知、合成生物学元件发掘及工程菌开发

【作者】 李珊珊； 王为善； 张艳艳； 王相晶； 向文胜；

【机构】 中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室； 中国科学院微生物研究所微生物资源前期开发国家重点实验室； 东北农业大学生命科学学院；

【摘要】 放线菌以能够产生丰富的活性天然产物而著称,包括若干在农业领域广泛应用的天然产物药物,如阿维菌素、多杀菌素、井岗霉素、春雷霉素等。这些天然产物农药因生物活性高、环境相容性好等优点,在协助植物抵御病虫危害、保障粮食安全的过程中发挥着举足轻重的作用。然而,放线菌天然产物作为次级代谢物,其在野生菌株中的产量往往很低,难以满足农业需求。这也是影响优质天然产物新农药创制及其在农业领域广泛应用的瓶颈因素。为了突破这一瓶颈,笔者采取"格物致知,建物致用"的研究思路,以重要的天然产物农药及其生产菌为研究对象,首先解析了影响放线菌聚酮类天然产物代谢的共性关键代谢机制,为菌株改造提供了理论指导;进一步发掘了可用于工程菌构建的高效合成生物学元件,为菌株改造提供了必要元件;最终,在代谢机制认知和高效元件支撑的基础上,建立了目标天然产物代谢途径的适配优化策略,并在阿维菌素、米尔贝霉素等天然产物农药工业生产菌中实现了产量的提高。这些研究将为构建其他放线菌农用天然产物工程菌提供可用工具与方法,实现不断降低优质天然产物农药使用成本、助力植物病虫害防治的目标。更多还原