近日，中国海洋大学海洋生命学院的研究团队在Kluyveromyces marxianus（马克斯克鲁维酵母）代谢工程研究方面取得新进展，提出通过增强糖酵解转录调控因子 KmGcr1p 和 KmGcr2p 的表达，显著提高该酵母在高温条件下利用菊粉生产乙醇的能力，为生物燃料产业的热稳定发酵技术提供新策略。

K. marxianus 是一种天然热耐性的酵母菌株，最适生长温度可达42–45℃，远高于传统工业酵母 S. cerevisiae，可在不需冷却设备的条件下完成发酵反应，显著降低能耗。同时，该菌可直接利用包括乳糖、果聚糖、菊粉在内的复杂多糖类碳源，尤其适合将农业废弃物和植物资源高效转化为高附加值产品。在生物乙醇制备中，发酵温度高不仅可提升底物溶解度与流动性，还可抑制杂菌污染，是工业连续发酵的理想条件。然而，尽管K. marxianus 具备天然热耐性，其在高温条件下的代谢效率，尤其是糖酵解速率，仍远不及低温下的S. cerevisiae，成为限制其在高温发酵中广泛应用的瓶颈之一。

为破解这一难题，研究团队从代谢调控层面切入，着眼于糖酵解核心通路的转录调控机制，设计表达调控增强方案。在模式酵母 S. cerevisiae 中，GCR1 与 GCR2 是两个经典的糖酵解转录因子，协同调控包括 PGK1、ENO1、PYK1 等在内的十余个糖酵解关键酶基因的表达。尽管 K. marxianus 中也存在同源基因 KmGCR1 和 KmGCR2，其调控机制仍未被系统解析。研究人员基于生物信息学分析与表达数据对比，确定两者均为保守的糖酵解激活因子，并构建了单独及联合过表达这两个基因的系列工程菌株，用于评估其对糖酵解代谢通量及乙醇产率的影响。

同时，为进一步验证该策略在实际工业底物上的适用性，研究选用了植物源可再生碳源菊粉作为发酵底物。菊粉是菊芋、菊苣等植物中的主要储存碳水化合物，可由K. marxianus 天然分泌的菊粉酶降解为果糖，再进入糖酵解通路，是一种理想的非粮基生物燃料原料。这一底物的选择，增强了研究成果在未来实际生产中的适配性与成本优势。

本研究通过代谢工程手段调控糖酵解的转录起点，系统性地提升了K. marxianus 的碳通量效率和高温发酵能力，不仅提供了调控路径上的创新思路，也为非模式酵母的工程改造开拓了新的应用空间。接下来的研究内容则聚焦于产物分析、基因表达与通量验证，并系统评估该策略在高温条件下的稳定性与可工业化潜力。

参考文献：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2025.132559