近日，华南理工大学大学生物科学与工程学院叶健文教授课题组针对盐单胞菌的基因表达动态调控工具匮乏与当前CO2生物转化瓶颈等问题，开发了基于非模式盐单胞菌的温度响应的动态调控系统，以及基于“电化学+生物”的CO2转化升值再造体系。相关研究成果在期刊《Chemical Engineering Journal》（IF=13.2）发表了题为“Engineering fast-response thermal control for dynamic gene expression design in Halomonas” 的研究论文（https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.171123），2024级博士研究生吴鉴莲、2023级硕士研究生肖雅格为共同第一作者；在期刊《Advanced Science》（IF=14.1）发表了题为“An Efficient CO2-Upcycling Platform Based on Engineered Halomonas TD with Enhanced Acetate-Utilizing Capacity via Adaptive Laboratory Evolution”的研究论文（https://doi.org/10.1002/advs.202513060），2022级博士研究生汪驰、2023级硕士研究生陈婷婷、2022级生物制药班本科生杨玉娇（2024-2025华南理工大学十大三好学生标兵）为共同第一作者；在期刊《Green Chemistry》（IF=9.2）发表了题为“Hyperproduction of 3-hydroxybutyrate by engineered probiotic E. coli Nissle 1917 from glucose and CO2-derived acetate”的研究论文（https://doi.org/10.1039/D5GC03448E），2022级硕士研究生杨富荏、2025级博士研究生郑烨为共同第一作者。上述研究论文第一通讯作者均为本院叶健文教授，共同通讯作者包括夏霖研究员（深圳先进院）、林艺娜博士后、合作企业负责人等。

 （Wu et al, Chem. Eng. J., 2025）

 (Wang et al., Adv. Sci., 2025)

 (Yang et al., Green Chem., 2025)

 在第一个研究中（Wu et al, Chem. Eng. J., 2025），团队挖掘到一株新型的具有良好耐热性状的盐单胞菌Halomonas PYL-X1，并分别在该菌株与常用的Halomonas TD1.0中分别构建了基于Tcl42和CI857温敏蛋白的动态调控系统，随后通过启动子工程与温敏蛋白突变等手段优化了该基因线路的调控性能。最后基于该系统进一步级联T7MmP1 RNA聚合酶表达系统对转录输出信号进行放大，首次在盐单胞菌属中成功实现17型胶原蛋白（COL-XVII）与超氧化物歧化酶（SODH）两种重组人源化功能蛋白的温控表达合成，为盐单胞菌的工程化改造提供了新的动态调控工具，进一步拓展了盐单胞菌在工业生物制造中的生物合成能力。

 在第二个研究中(Wang et al., Adv. Sci., 2025)，通过整合合作团队（深圳先进院合成所夏霖研究员）开发的电化学装置将CO2转化至富含乙酸盐的电解液，以及叶健文教授团队通过驯化选育的乙酸代谢耐受强化后的盐单胞菌突变体（TD80），巧妙地结合了盐单胞菌的嗜盐“天性”和强乙酸盐代谢利用的“后天特训”技能提升，构建了“电+生物”耦合的CO2高效转化体系，实现以电解液为唯一碳源合成聚羟基脂肪酸酯PHAs（PHB、P34HB等）、氨基酸衍生物（紫色杆菌素，依克多因和1,3-丙二胺）、功能蛋白（超氧化物歧化酶）等高值产物。

 同时，研究团队设计一种非常规PHB合成途径，将TD80乙酸利用过程的丙二酰辅酶A冗余“变废为宝”，转化为乙酸辅酶A用于PHB合成，PHB的细胞质量含量从60%提高至超80%；在该策略下，PHB和依克多因联产的碳摩尔转化率高达到53.7%。同时，团队进一步引入还原性甘氨酸途径（rGlyP），成功利用CO2电化学衍生物中的主要副产物甲酸盐作为唯一碳源合成PHB，展示了重组盐单胞菌在CDE利用方面的强大潜力。

 在第三个研究中（Yang et al., GreenChem.., 2025），团队通过在益生菌E.coli Nisssle1917引入phaAB（Halomonas TD）基因簇，与tesB（E. coli MG1655来源）基因，实现PHB单体物质3-羟基丁酸（3HB）的合成，并围绕基因表达调谐、限速酶挖掘与优化、辅因子平衡、双碳源组成及培养基优化等方法，进一步提高EcN作为工业底盘的产物合成能力。

 该研究在7 L生物反应器中对优化后的工程EcN菌株进行分批补料发酵，以葡萄糖和乙酸盐（或CO₂电化学还原产物）为碳源生产3HB，以评估其高产率及高碳循环率（CCR）在工艺放大中的可行性。经7-L发酵，3HB产量最高达105 g/L，其碳摩尔转化率高达85.6%（最高达90%以上）。基于此成果，研究团队提出了一种碳循环闭环的绿色生物制造体系，将有氧发酵过程产生的CO2原位电化学催化转化为乙酸盐，用于产物合成所需的辅助补料，从而进一步提高发酵过程中的碳原子100%利用，减少生物合成产物的碳足迹。

 总体而言，上述三项研究分别在微生物工程化改造及“电+生物”的CO2升值再造系统开发领域均实现了不同程度的创新进展；团队积极响应国家“十五五”绿色生物制造导向与“双碳”战略，开发低碳足迹的环境友好型生物化工技术，以科技赋能绿色生物制造。

 与此同时，团队高度重视本科生的科研能力系统性培养，搭建了较丰富的科研实践平台，为学院本科生科创教育提供充足的产学研实战训练机会，引导本科生在真实科研任务中培养科学思维、实践能力与创新意识，帮助本科生拓宽科研视野、增强科技报国的使命感，培养更多面向未来生物制造产业的复合型人才。过去三年，叶健文课题组已支持本科生科创训练及获得的成果，助力2名本科生获校级十大三好学生标兵，为企业输送生物制造产业相关研究生人才若干名。