經改造的土壤微生物或許能化植物為塑膠
2019/04/11 @國際
示意圖
微生物存在於環境各個角落，微生物群落(community)的組成因不同的環境而異。不同環境下的微生物具有豐富且獨特的生物多樣性，科學家們往往可在不同環境中找出具有特殊生化功能的微生物，在進行適當的培養與遺傳工程後，便可利用微生物特殊的生化特性，完成人們的研究目的。美國威斯康辛大學麥迪遜分校(University of Wisconsin-Madison)的研究團隊在土壤中發現能將植物木質素轉換成聚酯纖維(polyester)前驅物的微生物。
植物細胞壁中主要存在纖維素、半纖維素及木質素等物質，由於木質素在製漿造紙產業中的附加價值不高，因此多做為副產物處理。然而研究團隊在土壤中發現學名為Novosphingobium aromaticivorans (Sphingomonadaceae)的微生物，是一種能將木質素轉化成其他化合物的微生物。該微生物能藉由體內的多種酵素，將一群特定芳香烴結構的化合物經不同酵素與生合成途徑，轉化為2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid (簡稱PDC)，這種將多種前驅物經不同酵素轉化為同一產物的過程稱為生物漏斗(biological funneling)。而上述的PDC可做為聚酯纖維的前驅物，該過程可望取代傳統以石化為原料進行合成的人造纖維，在減少石油的消耗之餘，同時也解決農、工業副產物的問題。由於PDC在微生物體內也僅是整個生合成途徑的中間產物(intermediates)，為達到最佳產值，研究團隊對N. aromaticivorans進行遺傳工程，刪除代謝PDC的上游基因，確保PDC成為最終產物，藉此增加PDC的產量。【延伸閱讀】利用海藻生產生物塑膠的新方法
研究團隊在土壤中發現並改良的微生物可望於未來取代石化製造的聚酯纖維，解決農業副產物的問題，研究團隊也會在未來研究如何將生產規模提升。
相關研究已發表在<Green Chemistry>。
資料來源
- University of Wisconsin-Madison
- Funneling aromatic products of chemically depolymerized lignin into 2-pyrone-4-6-dicarboxylic acid with Novosphingobium aromaticivorans
文章摘譯
