申屠旭萍,姚佳忆,俞晓平

(中国计量大学 生命科学学院,浙江省生物计量及检验检疫技术重点实验室,浙江 杭州 310018)

基因组重排技术这一概念的首次提出是在2002年Nature上发表的一篇文章,这篇文章的作者Zhang等一直致力于通过DNA重组和定向进化来改良菌株[1].DNA重组是一种通过随机片段和聚合酶链式反应在体外对选定的突变基因进行体外同源重组的方法[2-4].通过DNA重组,成功地完成了多个基因和通路的分子定向进化[5-8].基因组重排技术是在DNA重组基础上结合传统育种技术,通过多亲本之间的DNA重组和全基因组片段交换,将多个优良表型重组在一起的过程[1].它被认为是对菌株表型改良的组合方法的应用,并被誉为菌株选育和代谢工程的一个重要里程碑[9].

1　基因组重排的概述

微生物的育种方式多种多样,从传统菌株育种技术到分子改造技术,现在人们可以更加理性地对微生物进行改造从而获得目的菌株[10-12].野生型菌株的产物产量往往较低,因此需要通过人工或者实验室手段对其进行改造.基于序列随机突变和筛选的传统菌株育种技术是提高工业微生物产量的主要方法,因为这种方法无需了解菌株的遗传信息,也无需进行遗传操作[13].人们通过连续的诱变和筛选获得目的菌株,然而这个过程十分漫长,而且突变频率低,耗时耗力,1年可能仅仅只提高菌株10%的代谢产物产量[14],更有可能会造成菌株的回复突变.由于对大部分菌株的遗……