[VIP第1年] 指数:3
更为精细地实施对微生物的人工调控和定向进化提供了契机。本文系统性地回顾了近年来基因组重排在微生物菌种选育中的应用研究，尤其针对围绕其开展的组学研究进行了详细阐述，并对基因组重排与组学、生物信息学和合成生物学等新兴技术的联合应用进行了展望。关键词：微生物代谢产物菌种选育基因组重排组学生物信息分析gressingenomeufflinhepostgenomiceraformicrobialstrainsivementJIANGCheng-Zhou1,HUANGYong1,2,3,DUANYan-Wen1,2,3，北京人源Claudin18.2蛋白规格齐全,ZHUXiang-Cheng1,2,():March16,2018Foundationitem:gramofroducingTalentsofDisciploUniversities(111ject)(B0803420)*Correspondingauthor:ZHUXiang-Cheng,E-mail:seanzhu1996@.Abstract:Asapracticalandefficientstrainbreedingtechnology,genomeufflinghascircumventedtheessentialrequirementsofprehensivelycognizedgicbackgroundandoperablegicsystemforthemicrobialmanipulations,，比如乳酸，北京人源Claudin18.2蛋白规格齐全、丙酸，北京人源Claudin18.2蛋白规格齐全、乙醇和丙二醇等初级代谢产物是替代传统石油化工实现绿色制造和生物质能源开发的重要基础[1]；而结构和活性多样化的次级代谢产物则是新药开发的主要源泉[2]。作为发酵工业**的微生物菌种。
曾通过基因组重排成功地将雷帕霉素的产量提高了近3倍[62]，但在后续应用中发现基因组重排工程菌由于缺乏筛选压力会逐渐退化而导致产量降低，无法应用于工业化生产。因此，拥有特征筛选标记(如耐受性、温敏性、选择性等)对于基因组重排工程菌遗传稳定性的维持和后续的工业化应用是十分必要的，而如何***地筛选获得具有预期表型的亲本以及遗传稳定的融合菌株都是基因组重排得以有效应用所必须面临的挑战。基因组重排作为传统诱变和代谢工程之间的连接桥梁，不仅极大地扩展了选育微生物菌种的技术路线，还为通过从表型到基因型的逆向研究来***解析微生物复杂的代谢网络及调控机制提供了探索的模式。研究者可以联合运用多种组学技术，尤其是新兴的基于液相-质谱分析联用或/和液相-核磁共振分析联用的代谢组学技术[63]，从微生物改良的性状出发对基因组重排突变菌及其亲本进行深入剖析，通过系统水平的基因、蛋白和代谢产物的***网络分析来揭示其不同表型的遗传和物质基础及相互作用关系，并基于生物信息大数据和***的CRISPR/Cas9基因编辑技术来挖掘潜在的基因靶点，为利用合成生物学技术对微生物进行更为精细的人工调控和实现更***的定向进化。
还需对其进行性能和遗传稳定性等多方面的综合评价及验证，**终才能获得预期的满足应用开发需要的工业改良菌种。图1基因组重排的技术流程概括Figure1Thegeneralcessofgenomeuffling图选项2基因组重排在微生物代谢产物开发上的应用基因组重排在微生物育种中**主要的应用就是提升代谢产物产量。表1对近5年来在涉及化工、食品、医药、生物能源等工业领域中应用基因组重排提升各类微生物代谢产物产量的主要实例进行了汇总，充分展示了该技术与传统诱变育种方法的相辅相成及多元化应用。以核糖体工程诱变为例，其特有的***筛选标记与基因组重排联用后相得益彰，在生物质能源丁醇和乙醇[12]，******多拉菌素[13]、阿维拉霉素[14]和诺西肽[15]，以及天然食品防腐剂ε-多聚赖氨酸(ε-PL)[16]等重要代谢产物的产量提升中得到了***应用。更为重要的是，基因组重排有效地规避了微生物基因工程改造所有的必需条件，对许多特殊种类或无法进行遗传操作的微生物而言，仍是***的菌种选育方法。比如在具有生物降解和环保功效的耐冷微生物约氏不动杆菌(Acobacterjohnsonii)中增强低温碱性脂肪酶的合成[17]，在红树林内生***琉球曲霉(Aspergillusluchuensis)中提高洛伐他汀的产量[18]。
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