黑曲霉（Aspergillus niger）是重要的工业真菌，广泛用于有机酸与酶制剂的大规模生产。其菌丝形态显著影响工业发酵的气质交换与流变特性，从而决定黑曲霉发酵性能。然而，形态建成与代谢调控之间的分子机制尚不清晰。

近日，中国科学院天津工业生物技术研究所系统与合成生物技术研究团队在黑曲霉形态与代谢调控方面取得重要进展。研究团队聚焦于丝状真菌发育调控因子FlbE，整合形态定量与转录组等系统生物学分析，系统解析了FlbE在不同黑曲霉株系中的特异性调控机制，阐明了其在形态发育与代谢调控中的核心地位。通过对FlbE的精确表达调控可实现黑曲霉形态的可控调节和柠檬酸生产的显著提升，为工业真菌的形态工程与代谢优化提供了新的基因靶点与策略。

黑曲霉发育调控因子FlbE的系统解析

研究团队利用高效CRISPR/Cas9基因组编辑技术与严谨的Tet-on诱导表达系统，在产蛋白黑曲霉MA70.15和产柠檬酸黑曲霉D353.8中，通过启动子原位替换构建了发育调控因子FlbE的条件性表达突变体。通过系统的形态定量分析发现，FlbE在不同黑曲霉菌株中呈现遗传背景依赖性的调控作用，不同株系中对分生孢子形成、菌丝生长及菌球形态呈现差异化影响。尤其在柠檬酸生产株D353.8中，抑制flbE基因表达可导致菌球显著减小，柠檬酸发酵水平显著提升22.7%。转录组分析进一步揭示，FlbE的转录梯度增强可显著上调发育调控因子（如flbB、flbD）与中心代谢通路基因，同时显著下调细胞壁重塑（exsG、eglB）、葡萄糖转运（mstH）、柠檬酸外排（cexA）及胞外水解酶分泌（glaA、amyA、pepA、lipA）等基因。这表明FlbE是丝状真菌形态发育与细胞代谢的关键调控枢纽。该研究揭示了FlbE在黑曲霉形态建成与代谢重编程中的多重作用，为黑曲霉的系统形态工程提供了重要的调控靶点与理论基础。

该研究工作得到了中国科学院战略性先导科技专项、山东省重点研发计划、天津市合成生物技术创新能力提升行动国际合作项目的支持。相关成果发表于国际学术期刊Bioresource Technology上。天津工生所与华东理工大学联合培养博士生陈美玲为论文第一作者，天津工生所郑小梅副研究员、郑平研究员与孙际宾研究员为论文的共同通讯作者。