虾青素（astaxanthin）是一种强效抗氧化剂，在医药、保健品、化妆品等领域具有广泛的应用。在虾青素单酯的各种分子构型中，DHA与虾青素形成的单酯具有最高的生物利用度和稳定性。裂殖壶菌（Schizochytrium sp）因其高油脂含量及产量，并含有EPA、DHA等多不饱和脂肪酸，以及少量角鲨烯、虾青素等类胡萝卜素而受到广泛关注。然而天然的裂殖壶菌虾青素产量极低，无法满足工业化需求。

近日，中国科学院天津工业生物技术研究所李德茂研究员带领的工业生物系统工程研究团队成功构建出一株高产虾青素的裂殖壶菌细胞工厂。研究团队通过电穿孔诱变技术强化MVA途径前体供应，成功构建Schizochytrium sp. AST32底盘菌株，使虾青素含量从7.56μg/g显著提升至55.17μg/g。基于该突变株，通过理性设计策略进一步优化虾青素生物合成途径，在Schizochytrium sp. AST32中同时表达五个关键基因（idi、crtE、crtIBY、crtZ、crtW），使虾青素含量跃升至374.85μg/g。进一步，应用PLIN融合蛋白技术将虾青素合成模块定向锚定于细胞脂滴，使虾青素产量提升至400.38μg/g。经发酵工艺优化后，最终获得虾青素产量峰值29.53mg/L（1913.07μg/g，较初始突变株提升169.72倍），同时维持DHA产量3.83g/L（占总脂质含量的45%）。该研究为推进裂殖壶菌虾青素生物合成的商业化应用奠定了关键技术基础。

这项工作得到了国家重点研发计划项目资助，相关成果已发表在Chemical Engineering Journal上，并获得授权专利1项。天津工业生物技术研究所与天津科技大学联合培养硕士研究生胡意、博士生段玉和天津工业生物技术研究所与天津农学院联合培养硕士研究生张圆为共同第一作者，天津工业生物技术研究所陈利梅副研究员、天津农学院任小青副教授和天津工业生物技术研究所李德茂研究员为共同通讯作者。

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高产虾青素代谢途径的重构过程