浙江理工大学生命科学学院赵洪新团队的合成生物学与代谢网络调控取得重要进展，在工程技术与生物能源领域Top期刊《Bioresource Technology》、《Biotechnology for Biofuels》连续发表3篇研究论文。《Bioresource Technology》（IF5年: 6.102）和《Biotechnology for Biofuels》（IF 5年：6.732）是受到相关领域研究者普遍关注的工程技术与生物能源领域顶级期刊，SCI一区期刊。赵洪新教授是论文的第一作者或通讯作者，浙江理工大学为第一完成单位或通讯单位。

生物制氢（Biohydrogen）是近年来国际倍受关注的清洁能源研究方向之一。氢气不仅是主要的工业原料、重要的工业气体，也是碳零排放的优秀能源载体，是化石能源最清洁、极具潜力的替代能源之一。

产气肠杆菌（Enterobacter sp.）是重要的产氢菌之一。其暗发酵产氢是底物不完全代谢过程，是造成通常发酵条件下氢气得率低的原因之一（图1）。通过生物技术手段调控细胞的底物分配过程，提高菌株产氢能力，是生物制氢的重要研究方向。课题组在已知或推测的代谢途径基础上，对获得的突变株进行代谢流分析，引入辅酶代谢过程，进一步完善底物代谢途径及产氢调控过程，为理解产气肠杆菌产氢代谢奠定了理论基础（图1）。

图1 产气肠杆菌（Enterobacter sp.）的产氢代谢途径（《Bioresource Technology》，2015, 2016）

赵洪新教授课题组采用基因工程手段，敲除竞争底物利用，减少有机酸的生成，避免酸性产物积累对细胞生长的影响，使代谢流向有利于产氢方向，提高了产氢途径的氢气得率（图2）。

图2产气肠杆菌突变株代谢流分析与产氢比较 (《Bioresource Technology》，2015, 2016）

此外，课题组采用精准基因编辑技术—CRISPR/Cas9，对底物代谢途径进行多基因敲除，重新编辑代谢路经，调控代谢网络，并通过表达外源小RNA宏观调控细胞代谢，不仅提高了氢气得率，底物利用率也大幅提高（图3）。

图3 CRISPR/Cas9编辑突变株代谢流分析及氢气提高对比（《Biotechnology for Biofuels》，2017）

赵洪新课题组的研究成果，为通过生物工程技术手段调控代谢提高氢气得率打开了研究思路，对理解产气肠杆菌暗发酵过程，也具有指导意义。

赵洪新教授2014年入职浙江理工大学浙江省植物与次生代谢重点实验室，微生物与生物制药科研团队，从事环境微生物分子生物学、微生物代谢调控及合成生物学相关研究。该研究成果得到国家自然金委、浙江省科技厅及浙江省植物与次生代谢重点实验室开放基金等项目的资助。