這一成果不僅展示了ARTP在真菌遺傳改良中的能力，也再次驗證了ARTP在合成生物學與生物制造領域的性能。

研究背景：纖維素酶生產的“攔路虎”

里氏木霉是工業纖維素酶生產的主要真菌菌株，但其生長和產酶過程極易受到糠醛的抑制。糠醛是木質纖維素生物質預處理過程中產生的一種細胞毒性副產物，廣泛存在于水解液中，嚴重制約了生物煉制的效率。雖然目前已有一些遺傳策略試圖增強菌株的耐受性，但往往伴隨著代謝負擔，且針對里氏木霉糠醛耐受性的研究仍然十分有限。

ARTP誘變：高效創制優異突變體

為了攻克這一難題，研究團隊首先利用ARTP常壓室溫等離子體生物育種儀對野生型菌株CBS 999.97進行了誘變處理。在誘變過程中，團隊通過精確控制處理時間，發現當處理時長為240秒時，菌株的致死率達到90.45%，這一數值處于平衡突變效率與存活率的范圍內。

 圖1  CBS 999.97在ARTP誘變處理不同暴露持續時間下的致死率

經過兩輪梯度篩選（分別使用4 mM和8 mM糠醛作為篩選壓力），研究團隊成功獲得了一株能在8 mM糠醛濃度下持續生長的突變菌株CBS 3-16-1。這一結果充分展示了ARTP誘變技術在創造優異遺傳性狀方面的高效性與便捷性。

 圖2 糠醛濃度增加條件下CBS 3-16-1與CBS 999.97的生長比較

表型鑒定：耐受性顯著提升，生長性能無折損

獲得突變株后，團隊對其進行了全面的生理生化分析。結果顯示，與野生型菌株相比，突變株CBS 3-16-1在較高濃度的糠醛環境下表現出更強的生存能力，而野生型菌株的生長則受到明顯抑制。并且突變株在獲得高耐受性的同時，未犧牲其生長與產酶性能。數據顯示，突變株與野生型在菌絲干重、分生孢子萌發率以及胞外蛋白分泌量等關鍵指標上均無顯著差異。此外，兩者的濾紙酶活（FPA）也保持一致，說明突變所獲得的耐受性并未對菌株的纖維素酶合成能力產生負面影響。

圖3  CBS 3-16-1與CBS 999.97的表型和生理學比較

這一發現對于工業應用至關重要，它意味著利用ARTP誘變獲得的優良性狀可以穩定遺傳，且不影響菌株的發酵生產能力。后續實驗也證實，突變株在連續傳代培養中表現出了良好的遺傳穩定性。

產酶提升：耐受性與酶活“雙豐收”

研究中對基因敲除菌株的產酶評估也具工業應用價值。在含有糠醛的脅迫條件下，敲除Tr80437基因的菌株在培養第7天時，其分泌的胞外蛋白濃度約為對照菌株的2.4倍，濾紙酶活（FPA）更是達到了對照菌株的2.8倍。

這一結果表明，Tr80437基因的缺失不僅賦予了菌株更強的糠醛耐受性，還在脅迫環境下顯著提升了纖維素酶的合成與分泌效率。這一發現為構建適應木質纖維素水解液復雜環境的工業菌株提供了遺傳改造靶點。

 圖4  Tr80437基因缺失對4 mM糠醛脅迫下T. reesei蛋白分泌和纖維素酶產生的影響

結語

本研究不僅發現了一個具有重要應用價值的新基因Tr80437，更展示了ARTP常壓室溫等離子體誘變育種儀在絲狀真菌遺傳改良中的威力。作為一種操作簡便、誘變效率高、無需有毒化學試劑的新型誘變工具，ARTP為微生物育種領域提供了強有力的技術推動。從性狀創制到基因挖掘，ARTP助力科研人員高效完成研究閉環，再次彰顯了其在合成生物學領域的廣闊應用前景。