木质纤维素生物质是地球上最丰富、最廉价的可再生资源，据估算，年总产量高达百亿吨。木质纤维素原料富含纤维素和半纤维素糖类组分，是制取生物燃料及生物基化学品最重要的资源，对于推动世界低碳经济、维持我国能源安全具有重要的战略意义。木质纤维素的主要降解单糖成分为葡萄糖和木糖。其中木糖约占木质纤维素糖类成分的18％-30％，是自然界的第二大糖类物质，木糖的充分利用和转化约占木质纤维资源生物炼制体系总生产成本的25% ，因此木糖的高效利用成为影响其工业化生产体系经济效益的关键因素之一。

与葡萄糖发酵产品的多样性及高生产水平不同，受到菌株及酶的生产性能所限，目前木糖能够转化的产品种类很少，转化效率较低，是限制木糖广泛利用的重要瓶颈。本团队前期成功在大肠杆菌内利用木糖为碳源，实现了高附加值生物基化学品1,2,4-丁三醇、乙醇酸和乙二醇等的生物合成，其产量、转化率和生产效率等指标均处于国际领先水平，丰富了木糖转化产品的种类，提高了木糖利用效率，应用潜力巨大，为木糖生物炼制技术的产业化应用奠定基础。近期，本团队在Biotechnology for Biofuels期刊发表综述论文，详细介绍了微生物中天然存在的木糖转运和代谢途径，总结了近几年来在大肠杆菌和酿酒酵母两种模式生物中提高木糖转运和代谢效率的代谢工程策略，整理了以木糖为碳源生产的高附加值化学品的种类和水平。

本论文以博士研究生赵喆为第一作者，刘敏副研究员和赵广教授为共同通讯作者。

图1 微生物中的天然木糖代谢途径

图 木糖生产化学品的转化途径

论文链接：10.1186/s13068-020-1662-x