代谢工程改造微生物利用甲酸研究进展

程真真, 张健, 高聪, 刘立明, 陈修来

Progress in metabolic engineering of microorganisms for the utilization of formate

CHENG Zhenzhen, ZHANG Jian, GAO Cong, LIU Liming, CHEN Xiulai

表1 天然甲酸利用微生物

Table 1 Natural formate-utilizing microorganisms

微生物种类	需氧类型	模式菌株	天然甲酸代谢路径	应用优劣势	参考文献
产乙酸菌	专性厌氧	伍氏醋酸杆菌	还原性乙酰辅酶A途径	优势：能够天然利用甲酸和CO₂合成乙酸、乙醇等化合物劣势：在厌氧条件下生长，不利于工业应用；代谢研究尚不完善，代谢改造工具少	[20-22]
产甲烷菌	专性厌氧	氢营养型海沼甲烷球菌	还原性乙酰辅酶A途径	优势：能够天然利用甲酸和CO₂合成甲烷，在清洁能源产业方面具有应用潜能劣势：在厌氧条件下生长，不利于工业应用；代谢研究尚不完善，代谢改造工具少	[23-26]
硫酸盐还原菌	专型厌氧	普通脱硫弧菌	还原性乙酰辅酶A途径	优势：具有非常高的氢化酶活性，能够天然利用甲酸产氢，在清洁能源产业方面具有应用潜能劣势：厌氧条件下生长，不利于工业应用；代谢研究尚不完善，代谢改造工具少	[27-29]
甲基杆菌	好氧或兼性厌氧	扭脱甲基杆菌AM1	丝氨酸循环	优势：能够天然利用甲酸、CO₂与甲醇等一碳底物进行细胞生长；模式菌株的研究与改造相对充分，具有一定的改造潜能劣势：所具有的甲酸代谢路径的能量利用效率偏低，不利于工业应用	[30-32]
CBB循环依赖型微生物	好氧	钩虫贪铜菌H16	还原性磷酸戊糖循环	优势：具有甲酸脱氢酶，能够利用甲酸作为唯一碳源和能源；模式菌株的研究与改造相对充分，具有一定的应用潜能劣势：甲酸的氧化供能存在能量浪费，因此微生物的细胞生长速率与工业生产潜能均偏低	[33-36]