甲醇、甲烷等有機碳一化合物作為微生物生長的碳源和能源，與傳統糖基原料相比具有顯著經濟和環保效益。甲基營養菌（Methylorubrumextorquens）是有機碳一代謝的模式微生物，然而其中心代謝途徑存在著高耗能、高耗還原力的“卡脖子”問題，制約其作為高效甲基細胞工廠的發展能力。山東省應用真菌重點實驗室相關研究團隊創新提出構建協同同化途徑、雙管齊下代謝有機碳一化合物的理性設計策略，通過利用基因組水平代謝通量分析、缺陷型突變菌復篩技術、途徑設計與基因元件優化、轉錄物和代謝物定量組學分析等先進研究手段，成功重塑甲基工程菌的合成代謝網絡，創建了異源核酮糖單磷酸循環和天然絲氨酸循環的高效協同同化途徑，顯著提高了甲醇利用效率和細胞生長速率。基于此，重塑基因工程菌能夠大幅提高甲醇催化轉化成生物基材料3-羥基丙酸（3-hydroxypropionicacid）的合成效率，并為甲烷等有機碳有效轉化成生物醫藥品、精細化學品等高還原度、高價值產品研發等提供新思路。

　　青島農業大學生命科學學院碩士畢業生袁肖杰、陳文靜和馬增新博士，中國科學院天津工業生物技術研究所袁倩倩副研究員為本論文共同第一作者，該研究得到清華大學生物化工系邢新會教授、張翀副教授和美國華盛頓大學微生物系LianHe博士的精心指導，以及學校生命科學學院莫旭華副教授等師生共同幫助，團隊負責人、青島農業大學生命科學學院楊松教授是本論文通訊作者。研究課題獲得國家重點研發計劃“合成生物學---有機碳一原料利用的人工細胞構建（2018YFA0901500）”、國家自然科學基金（21776149、22078169、32000003和21908239）和青島市生物制造行業智庫聯合基金（QDSWZK202001）的連續共同資助，獲得山東省應用真菌重點實驗室、青島市沼氣微生物高值轉化利用國際合作基地、生科院農業分子科研儀器平臺和校中心實驗室的大力支持。