1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文献综述

1.1 产油微生物简介

产油微生物是指自身能够合成的油脂含量超过其细胞干重的 20%的微生物[1]。这些合成的油脂称为微生物油脂，又称单细胞油脂，主要以脂滴的形式存在于产油微生物的细胞器中[2]。产油微生物包括细菌、真菌、酵母和微藻。其中产油酵母是研究最多的，因为它们生长速度快，能快速达到高生物量，这对于快速生产大量的油脂是至关重要的。自然界中存在包括rhodosporidium, lipomyces, candida, yarrowia属在内的多种产油酵母[3-5]。不同产油酵母体内油脂含量存在较大的差异。例如，环状红孢子菌（rhodosporidium toruloides）可以自然地积累细胞中70%的油脂含量，解脂耶氏酵母（yarrowia lipolytica）在自然情况下通常可以积累20-40%的油脂含量[6-8]。合成的微生物油脂包括中性脂质（三酰甘油，硬脂酸酯和游离脂肪酸）和功能性脂质，这些脂质作为细胞的能量储备。中性脂质的组成因微生物而异，通常在产油酵母中，油脂主要以三酰甘油的形式储存在称为脂质体（lb）的特殊细胞器中。

1.2 解脂耶氏酵母简介

解脂耶氏酵母（yarrowia lipolytica）属于半子囊菌纲、耶氏酵母属，是一种典型的非常规产油酵母。解脂耶氏酵母作为 fda 认定的安全微生物，已被广泛认为是生产基于脂质的生物燃料和油脂化学品的优越工业宿主[9]。引起这种油性表型的关键代谢特征包括：高乙酰辅酶a通量、高三羧酸（tca）循环通量和缺乏发酵能力[10]。此外，解脂耶氏酵母具有利用各种蛋白质和疏水性底物的能力，这些底物可以由廉价的可再生碳源提供，并且可以在很广的ph范围和盐度条件下生长[11,12]。相比于其他微生物，解脂耶氏酵母的脂质代谢相关途径已经得到了广泛的研究，它拥有大量的基因工程工具，且基因组已经被完全测序[13-19]。最近，无处不在的基因组编辑技术crispr-cas9在解脂耶氏酵母中也得到了应用，它允许高频同源重组以及有针对性的基因插入和删除[20，21]。凭借这些独特的新陈代谢特性和最近开发的大量基因工程工具，这个工业宿主在未来大量新产品的经济和可再生生产方面显示出巨大的希望。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1.5课题研究意义和研究内容

1.5.1课题研究意义

对能源和环境问题的关注推动了可再生、可持续生产方式的发展。当前能源安全和气候变化政策鼓励开发和利用生物燃料等可再生能源。生物燃料，主要是生物乙醇和生物柴油，是一种很有希望的替代方案，可以减少对化石燃料的依赖，减轻环境压力。与植物基生物燃料相比，利用微生物合成生物燃料和在所需的时间和空间上是有利的。因此，微生物为生物燃料和工业化学品前体的可持续生产提供了一个特别有吸引力的平台。尤其是，来自可再生原料的微生物油脂三酰甘油(TAG)引起了人们的极大关注，因为TAG可以直接用于生物柴油和其他重要油脂化学品的生产。生物柴油的成本效益取决于几个重要的标准，包括油脂含量、油脂效价、油脂产量和油脂生产力。因此，擅长积累细胞内脂质的油性微生物常被选为工业主力菌。相比于其他产油微生物，解脂耶氏酵母作为 FDA 认定的安全微生物，已被广泛认为是生产基于脂质的生物燃料和油脂化学品的优越工业宿主。本研究预期通过代谢工程手段改造解脂耶氏酵母提高其油脂积累能力，以增强其实现工业化生产生物柴油和重要油脂化学品的经济性。

1.5.2课题研究内容

本课题在实验室现有的对解脂耶氏酵母代谢研究的基础上，结合国内外解脂耶氏酵母产油代谢途径优化的代谢工程和合成生物学方面的工具，研究解脂耶氏酵母产油途径中关键基因MTHFC、PEX10、MFE1对产油途径的具体影响。实验内容包括：1. 熟悉酵母基因工程、分子生物学相关知识及实验操作；2. 构建相关基因敲除质粒及解脂耶氏酵母重组菌株；3. 气相色谱测定解脂耶氏酵母重组菌株的油脂合成产量。

1.5.3课题进展安排