傳統產品的產業提升

乙醇。纖維素乙醇產業化的主要瓶頸之一是缺乏能同時代謝木糖和葡萄糖的酵母。中國科學院分子植物科學卓越創新中心下屬上海工業生物技術研發中心，在諾維信公司和山東大學的協助下，在釀酒酵母中導入木糖異構酶基因并經馴化適配，實現了玉米秸稈和氣爆處理甘蔗渣的高速發酵能力。該木糖利用酵母已在美國等多個國家申請專利，并與國內外多個纖維素乙醇項目簽署酵母供貨協議。2017?年利用該酵母生產?2?800?萬升纖維素酒精，估計占全球二代乙醇份額的一半以上。這一成果標志著我國的酒精發酵酵母設計與構建技術進入國際先進行列。

正丁醇。正丁醇是具有多種用途的大宗基礎化工原料，也是一種性能高于乙醇的優質燃料。以產溶劑梭菌為生產菌的生物法合成正丁醇曾經是僅次于乙醇的世界第二大生物制造技術產業。中國科學院分子植物科學卓越創新中心最早在國內系統性地開展了梭菌正丁醇發酵研究。通過建立基因編輯的新工具，發現新的調控元件和機制，構建高效普適的底盤，以及重構新產物途徑等手段，構建了新一代能利用多種非糧原料的工程菌株，拓展了梭菌發酵的底物譜（糖基碳源、木質纖維素和氣體碳源），實現了更高的正丁醇合成能力，表現出優良的耐毒和五、六碳糖共發酵能力。該團隊近期實現了利用一碳氣體合成正丁醇的目標，并已與企業開展技術合作，推進新技術的研發和應用。

賴氨酸。賴氨酸廣泛用于動物飼料、醫藥健康、化工新材料等。我國是賴氨酸生產大國，2017?年產量達?157?萬?噸，占全球份額的?56.5%。作為傳統大宗發酵產品，其生產菌種經過近半個世紀的改造，發酵水平已經很高，繼續提升難度非常大。但是，由于我國賴氨酸產業迫切需要升級換代，以提高經濟效益，促進節能減排，增加國際競爭力，因此研發新一代賴氨酸發酵菌種已經迫在眉睫。通過建立計算機菌種設計、關鍵酶理性設計、代謝途徑重構、菌種智能進化篩選等一整套核心菌種研發體系，中國科學院天津工業生物技術研究所成功開發新一代賴氨酸合成菌種，轉化率居世界領先地位，核心專利在中國、日本、美國等國已獲得授權。