日前，中国科学院青岛生物能源与过程研究所功能基因组团队负责人徐健研究员应邀在Biotechnology Advances发表综述文章“Dissecting and engineering metabolic and regulatory networks of thermophilic bacteria for biofuel production” (1)，全面总结了嗜热菌用于生物燃料领域的研究进展与应用现状，指出发展新的基因网络调控手段和遗传改造技术对于实现嗜热菌工业应用潜力的重要意义，并结合前期研究基础，提出了嗜热菌活体细胞工业应用的三个研究重点：高效碳源利用、高效目标产物产出、环境耐受性的提高（图1）。

嗜热微生物的适宜生长温度高于50 oC，能够在其他生命难以涉足的极端环境中繁衍生息。其作为细胞工厂具有一系列独特的生物特性。首先，它们是一系列具有较高应用价值的热稳定性蛋白质的重要来源，如各种水解酶、DNA聚合酶和乙醇脱氢酶等。其次，一些梭菌属(Clostridia)和嗜热厌氧菌属(Thermoanaerobacter)等的革兰氏阳性嗜热厌氧细菌，具有耐高温、高效降解纤维素、五碳糖六碳糖的共利用等生理特性，因此对于整合生物加工（Consolidated BioProcessing；CBP）等纤维素燃料技术具有重要意义。

文章以革兰氏阳性厌氧嗜热细菌为例，通过与常温细菌的比较，系统剖析了高温环境下细胞代谢和调控网络在功能和进化上的特征。在此基础上，提出了针对于高温环境应用的代谢网络的合成生物学研究思路。文章中涉及的嗜热菌功能基因组研究，除在生物制造细胞工厂领域应用外，还对研究生命起源、挖掘极端生物资源、极端环境下的进化理论和生态学研究等具有重要意义。

近年来，在973计划、科技部科技支撑计划和中科院纤维素乙醇重大项目等支持下，该团队在革兰氏阳性嗜热细菌功能基因组学研究，包括：五碳糖六碳糖共利用机制（2）、乙醇耐受性的微进化机理和基因工程改造（3）、以及基于超声波的原位高通量遗传转化方法（4）等方面取得了一系列进展。

图1：针对生物燃料生产的嗜热菌研究路线图

原文链接：

1. Dissecting and engineering metabolic and regulatory networks of thermophilic bacteria for biofuel production, Biotechnology Advances. 2013 (DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.biotechadv.2013.03.003)

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0734975013000621

2. The Thermoanaerobacter glycobiome reveals mechanisms of pentose and hexose co-utilization in bacteria. PLoS Genet 2011, 7:e1002318.

http://www.plosgenetics.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pgen.1002318

3. Microevolution from shock to adaptation revealed strategies improving ethanol tolerance and production in Thermoanaerobacter, Biotechnology for Biofuels 2013. (DOI: 10.1186/1754-6834-6-103) URL: http://www.biotechnologyforbiofuels.com/content/6/1/103

4. Ultrasound-mediated DNA transformation in thermophilic Gram-positive anaerobes. PLoS One 2010, 5(9):e12582.

http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0012582

（功能基因组团队供稿）