6月15日,我院罗晓春教授课题组在Green Chemistry杂志(IF=9.480)上发表了一篇题为Promotion of feather waste recycling by enhancing reducing power and keratinase activity of Streptomyces sp. SCUT-3的论文,硕士研究生梁爽为该文第一作者(论文链接https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/GC/D1GC00677K#!divAbstract)。
随着禽类养殖的快速发展,全球每年产生超过1000万吨以上的羽毛废弃物。羽毛角蛋白含量超过85%,但是含有丰富二硫键高度折叠而难于被降解利用。2020年该课题组在Communications Biology上报道了一株能高效降解羽毛的链霉菌Streptomyces sp. SCUT-3,并揭示了该菌的羽毛降解机制 (https://www.nature.com/articles/s42003-020-0918-0)。在该研究的基础上,此次研究进一步详细的揭示了该菌半胱氨酸双加氧酶CDO1产生亚硫酸盐还原羽毛中二硫键的机制。
链霉菌SCUT-3的CDO1二硫键还原机制
该研究还通过共过表达蛋白酶Sep39和CDO1实现了该菌羽毛降解效率的显著提升。
增强链霉菌SCUT-3蛋白酶和还原力的分子改造
通过分子改造菌株对羽毛的固体发酵,可以获得直接可溶氨基酸超过30%,可溶多肽超过20%以上的降解羽毛粉。获得的降解羽毛粉可在动物饲料中有效替代鱼粉;在植物中可作为高端植物促生长氨基酸肥,生产1吨生菜,添加1公斤降解羽毛粉,可实现生菜产量提升60%。该项技术目前已经完成中试生产,正在加快产业化推广应用进程。该技术实现将廉价羽毛废弃物转化为高附加值的动植物营养,助力解决高端动物饲料原料和植物营养素依赖进口的卡脖子技术。
降解羽毛粉在动植物种养中的应用
该研究得到了广东省海洋经济发展专项资金GDME-2018c008及GDOE[2019]A20项目的资助。