一、个人简介

徐雅梦，2022届博士毕业生，2018年至2022年于江南大学生物工程学院攻读博士学位，师从刘龙教授，获评2024年江苏省优秀博士学位论文。博士研究聚焦于微生物代谢工程与合成生物学技术开发，围绕生物制造领域的关键科学问题展开深入研究，成功构建了生产甜茶苷及其衍生物莱鲍迪苷M的工程菌株。在读期间，以第一作者身份发表SCI论文4篇，其中代表性成果“De novo biosynthesis of rubusoside and rebaudiosides in engineered yeasts.”发表在《Nature Communications》，并入选“2023中国农业科学重大进展”论文。此外，研究成果已获国家发明专利授权1项。

二、论文基本信息

论文题目：代谢工程改造酿酒酵母从头合成甜茶苷及其衍生物莱鲍迪苷M

作 者：徐雅梦

指导教师：刘龙 教授

学 院：生物工程学院

学 科：发酵工程

三、论文研究价值

随着高糖、高热量饮食引发的糖尿病、高血压、肥胖等一系列健康问题被广泛关注，具有高甜度、低热值等特点的甜味剂的开发已成为近年来的研究热点。其中，植物来源的天然低热甜味剂（如甜茶苷、莱鲍迪苷等）因具有安全、稳定等优点备受消费者的青睐，目前已被广泛应用于食品和饮品等行业。

甜菊糖苷是从甜叶菊中提取的一类天然甜味剂，包括甜茶苷、甜菊苷、莱鲍迪苷A等60余种类型，但植物中甜菊糖苷的丰度低、有季节依赖性，且提取过程复杂，限制了甜菊糖苷的大规模生产。相比植物提取，微生物发酵法能够克服以上缺点，可有效提高甜菊糖苷的合成效率。因此，通过构建微生物细胞工厂，以廉价碳源为底物从头合成甜菊糖苷的研究具有重要意义。

四、论文主要贡献及创新点

本研究以食品安全级酿酒酵母为出发菌株，采用合成生物学技术成功构建了从头合成甜茶苷和莱鲍迪苷的细胞工厂。具体包括：（1）基于模块化工程技术，重构甜茶苷从头合成底盘细胞；（2）采取亚细胞定位改造、蛋白融合表达、空间酶组装等策略，解除甜茶苷合成途径关键限速步骤；（3）结合蛋白结构预测、分子对接等技术开发了一种针对甜茶苷转运模块外排泵筛选的快捷方法，并结合转运体工程提高工程菌株对甜茶苷的耐受性；（4）针对甜茶苷合成途径构建了基因组规模代谢网络模型，并应用OptKnock算法预测甜茶苷生产底盘中的基因敲除靶点，通过代谢工程改造，平衡工程菌株胞内代谢通量；（5）基于甜茶苷生产底盘，引入莱鲍迪苷合成途径，成功实现了莱鲍迪苷的从头合成，通过蛋白工程、动态调控等方法提供莱鲍迪苷产量。最终，在15-L发酵罐中甜茶苷的产量达1.36 g/L，莱鲍迪苷（RA、RD和RM）产量达132.7 mg/L。该研究所采用策略对其他天然产物合成细胞工厂的构建具有借鉴意义，突破了植物生长周期长、含量低、提取困难等限制，为工业化大规模生产甜菊糖苷奠定基础。

创新点：

1. 基于模块化工程、代谢工程、蛋白工程等手段，构建了甜茶苷与Reb M的从头合成底盘细胞。

2. 结合蛋白结构预测、分子对接等技术与实验分析，挖掘出PDR11是介导甜茶苷分泌的主要外排泵。

3. 基于基因组尺度代谢网络模型优化甜茶苷合成途径，发现GAL7是UDPG合成途径的一个关键竞争酶。

五、代表性科研成果

1. Xu, Y.M., Wang, X.L., Zhang, C.Y., et al. (2022) De novo biosynthesis of rubusoside and rebaudiosides in engineered yeasts. Nature Communications. 13(1):3040.  IF=14.7，1区

2. Xu, Y.M., Wu, Y.K., Liu, Y.F., et al. (2022) Sustainable bioproduction of natural sugar substitutes: Strategies and challenges. Trends in Food Science and Technology. 129:512-517. IF=15.1，1区

3. Xu, Y.M., Wu, Y.K., Lv, X.Q., et al. (2021) Design and construction of novel biocatalyst for bioprocessing: Recent advances and future outlook. Bioresource Technology. 332:125071.  IF=9.7，1区

4. Xu, Y.M., Han, L.Y., Wang X.L., et al. (2023) ATP-binding cassette exporter PDR11-mediated terpenoid secretion in engineered yeast. ACS Synthetic Biology. 12(4):1146-1153.  IF=3.7，2区

5.一种生产甜茶苷的酿酒酵母及其应用，发明专利，ZL2022102640064。

六、个人感悟

（一）聚焦核心课题，在有限时间内创造最大价值

博士初期，我曾尝试同时推进代谢通路优化、酶工程改造等多个方向，结果陷入数据碎片化的困境。导师提醒我：“科研不是广撒网，而是深挖井。”于是，我果断聚焦“模块化代谢重构”这一核心课题，集中资源攻克工程菌株构建难题。这段经历使我深刻体会到，研究生涯如同短跑，唯有精准锚定科学问题，避免分散精力，才能在有限时间内实现高效突破，产出具有影响力的成果。

（二）交叉融合是突破瓶颈、实现创新的关键

在构建甜茶苷生产平台时，面对工程菌株“耐受性—合成效率”权衡困境。借助蛋白结构预测、分子对接等方法，我开发了一种外排泵筛选策略，并通过代谢工程提高菌株耐受性。同时，构建基因组规模代谢模型，利用OptKnock算法预测关键基因敲除靶点，优化胞内代谢通量。这种跨学科融合、实验与计算并行的迭代优化，使我深刻认识到，合成生物学的突破，本质上是生物学“造物”能力与工程学“系统集成”思维的协同演进。

（三）在至暗时刻，寻找科研的本真力量

科研之路充满试错与挑战，迷茫与焦虑是成长的必经阶段。但正是在至暗时刻，我学会了从失败中寻找突破，在微光中坚定前行，也更加理解科研的本真力量——对未知的好奇、对真理的求索、对创新的执着。这让我深刻明白，博士生涯不仅是学术的磨砺，更是一场意志的锤炼。耐得住寂寞，扛得住考验，才能在挑战极限的过程中创造真正有价值的成果。

七、导师寄语

徐雅梦的博士生涯，是探索、突破与成长的真实写照。她从科研之初的多线摸索，到精准聚焦核心课题，始终保持着严谨的治学态度。她的研究不仅实现了甜茶苷及其衍生物的从头合成，还在代谢工程领域取得了创新性进展，为天然产物的微生物工程菌株构建提供了重要参考。

科研之路并非坦途，每一次实验的反复推演，每一次数据的不尽如人意，都是成长的必然过程。徐雅梦凭借坚韧不拔的探索精神，在一次次挑战中寻找解决方案，在至暗时刻仍保持对科学的执着，最终交出了令人瞩目的答卷。

期待她在未来的科研道路上继续秉持初心，勇攀学术高峰，为生物制造与合成生物学领域贡献更多前沿成果！