【科学网11月20日】江南大学副教授刘潇与合作者用CRISPR基因编辑技术对一种真菌进行改造，提高了其生产效率，并将其生产过程中的环境影响降低了多达61%，且整个过程未引入任何外源DNA。这种基因改造后的真菌味道像肉，且比天然真菌更容易消化。相关研究11月20日发表于《生物技术趋势》期刊。
“人们对更优质、更可持续的食用蛋白有着普遍需求。”论文通讯作者刘潇对《中国科学报》说，“我们通过调整其基因，成功地让真菌变得更有营养，同时生产过程也更环保。”
畜牧业约占全球温室气体排放量的14%。养殖牲畜还占用土地并消耗大量淡水，而这些资源本就因气候变化和人类影响而面临风险。微生物蛋白，包括酵母和真菌中的蛋白质，已成为一种更可持续的肉类替代品。
在目前所研究的菌蛋白（即由真菌产生的蛋白质）来源中，镰刀菌因其天然的质地和风味而脱颖而出，这些特性与肉类非常相似。它已在许多国家获批用于食品，包括英国、中国和美国。
然而，镰刀菌的细胞壁较厚，导致其营养成分难以被人体消化吸收。此外，它的生产过程资源消耗大——即便生产少量菌蛋白也需要投入大量资源。其菌体在巨型生物反应器（通常为金属罐）中培养，罐内装有由糖和硫酸铵等营养物质制成的培养基。
刘潇团队探索在无需引入外部DNA的前提下，利用CRISPR技术提升镰刀菌的可消化性和生产效率。
为此，他们敲除了负责合成几丁质和丙酮酸脱羧的两个关键基因。消除几丁质合成酶使真菌细胞壁变薄，从而让细胞内更多的蛋白质可供消化。去除丙酮酸脱羧酶基因则有助于微调真菌的代谢，使其在产生蛋白质时所需的营养投入更少。
分析表明，这种被命名为FCPD的新菌株与原始菌株相比，生产同等数量的蛋白质所需的糖减少了44%，且生产速度提高了88%。
“很多人认为生产菌蛋白更具可持续性，但没人真正考虑过如何降低整个生产流程的环境影响，尤其是与其他替代蛋白产品相比。”刘潇说。
研究人员随后计算了FCPD从实验室孢子到最终灭活类肉制品的环境足迹，模拟了其工业规模生产。他们在6个能源结构不同的国家模拟了FCPD的生产——包括主要使用可再生能源的芬兰和更依赖煤炭的中国——结果发现无论在哪里生产，FCPD的环境影响都低于传统的镰刀菌。综合来看，FCPD在整个生命周期中产生的温室气体排放量减少了高达60%。
该团队还比较了FCPD生产与动物蛋白生产的资源消耗：与中国的鸡肉生产相比，他们发现FCPD生产的菌蛋白所需土地减少了70%，并使淡水污染风险降低了78%。
“像这样的基因编辑食品可以满足不断增长的粮食需求，而不需要传统农业的环境成本。”刘潇说。
相关论文信息：
http://doi.org/10.1016/j.tibtech.2025.09.016
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