PNAS | 研究通过比较植物和微生物代谢途径，为具有成本竞争力的生物经济设定目标！

建立一个消除对原油需求的负碳生物经济将需要一系列的生物产品。直接在生物能源作物中积累增值的生物产品可以是一个重要的战略，使经济上有竞争力的生物炼制厂能够生产一系列可再生燃料和石油化工产品的替代品。植物和微生物有共同的代谢途径来生产一系列的生物产物，这些产物可能是未来生物经济的基础。然而，对于某些产物，微生物可能比植物有优势。到目前为止，还没有系统的分析，旨在比较微生物的生产路线与植物的积累，以建立产量和积累率的平衡目标。

2022年7月19日，国际权威期刊PNAS发表了美国联合生物能源研究所Corinne Scown团队的最新相关研究成果，题为Comparing in planta accumulation with microbial routes to set targets for a cost-competitive bioeconomy的研究论文。

对四种具有最高产量和积累率的示范化合物（4-羟基苯甲酸[4-HBA]、儿茶酚、粘康酸和2-吡喃酮-4,6-二羧酸[PDC]）进行了详细的技术经济分析，以确定具有经济优势的平台和植物和微生物的收支平衡目标。结果表明，植物体内质量积累范围为0.1至0.3干重%（dwt%），可实现与在最大理论产量的40-55%下运行的微生物路线相当的成本。如果产品以与特种化学品一致的市场价格（20-50美元/公斤）出售，这些产量和积累率足以使其具有成本竞争力。与商品化学品一致的价格将要求植物的积累率高出一个数量级或微生物生产平台的产量接近理论最大值。这项比较分析表明，即使微生物平台达到理论上的最大产量，4-HBA（3.2 dwt%）和PDC（3.0 dwt%）在工程化植物中的积累率也大大超过了微生物途径。作为木质纤维素生物炼制的一部分，它们的回收和销售可以使生物燃料的价格与石油竞争。相比之下，粘康酸和儿茶酚目前在使用糖原料进行微生物生产时更具吸引力。最终，这两个平台都可以在替代化石产品方面发挥重要作用。

从植物系统（证明积累量最高）和微生物途径（证明和最大理论产量情况）获得的MSPs

使用基本情况下的乙醇销售价格（1.44美元/LGE），对从植物中提取生物产物后转化剩余生物质的木质纤维素生物炼制厂的MSPs（美元/公斤）进行比较

在木质纤维素生物炼制厂中用作原料的工程化生物质高粱的生物产品销售价格（美元/公斤）与质量积累率（dwt%）的关系

植物系统和微生物系统中生物产品生产的简化流程图

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