Genomeshuffling研究进展及其在微生物育种中的应用

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1、万方数据叛冀酿酒科技2009年第11期(总第185期)·LIQUOR—MAKINGSCIENCE＆TECHNOLOGY2009No．1lif01．185)=一——jl—__--____———_——·_--_————————_——_—————__—————’———·_—_^———__—_———————。——’————————————’————————————、——————’’—’‘————’‘—————’——’———————-——’—，-_———___————_-—————-—-————，，—__——

2、一Genomeshuffling研究进展及其在微生物育种中的应用申乃坤1，张红岩2，王青艳1，黄日波·(1．广西科学院国家非粮生物质能源工程技术研究中心，广西南宁530007；2．广西科学院生物研究所，广西南宁530003)摘要：Genomeshuffling技术是近年来出现的一种新的微生物育种方法，与传统方法相比，该方法更加高效快捷。论述了Genomeshuffling的发展过程、基本原理及特点、技术过程以及该项技术的应用与发展前景。关键词：微生物；育种；基因组改组；基因重组；诱变；原生质体融合中

3、图分类号：Q78；Q813；Q93～3；TS261．1文献标识码：A文章编号：1001—9286(2009)ll一0024-04ResearchProgessinGenomeShufflingandItsApplicationinMicrobialBreedingSHENNai—kunl，ZHANGHong—yan2，WangQing—yanlandHUANGRi·b01(1．NationalEngineeringResearchCenterforNon-grainBiorefmery，Guangx

4、iAcademyofSciences，Nan'ning，Guangxi530007；2．BiologyInstitute，GuangxiAcademyofSciences，Nanning，Guangxi530003，China)AbstractGenomeshufflinghasrecentlybeendemonstratedas们effectivenewmethodfortherapidimprovementofimportantmicrobialpheno-typesthanconvention

5、albreeding．Inthispaper,thedevelopmentandthebasicprinciplesofgenomeshufflingwasreviewed，theprocessofthistechniqueWasdiscussed．andthesignificanceandtheadvanceofitsapplicationinmicrobialbreedingWasillustrated．Keywords：microbe；breeding；genomeshuffling；geno

6、merecombination；mutation；protoplastfusion20世纪40年代以来，随着青霉素的生产而诞生的微生物菌种选育技术研究，成为现代发酵工业的基础。在现代发酵工业生产中，所有的原始菌种均需采用育种技术进行改良，以大幅度地提高发酵生产的效率，降低发酵生产的成本。初期多采用诱变育种即在人为条件下，利用物理、化学因素诱发物种产生基因突变，从而培育出新的微生物品种的方法。但诱变育种存在：盲目性高，产生的正向突变体频率低，难以有效地控制变异的方向和性质。随着对微生物遗传规律的深入认

7、识，微生物育种工作正在沿着从不自觉到自觉，从低效到高效，从随机到定向，从近缘杂交到远缘杂交的方向发展[1】。然而，各种育种方法也有其不足之处。比如，对人类有用的微生物产物大多是次级代谢产物。对这些次级代谢产物而言，其合成一般是由微生物细胞内的多酶体系催化完成的，多酶体系中的各个酶由分散或连锁的结构基因编码控制，至今人们仍不能清楚地了解大多数次级代谢产物合成基因的性质，因此目前对次级代谢产物产生菌的基因改造，绝大多数仍难于采用定向育种的方法完成。由此，研究开发高效定向的微生物菌种选育方法一直是微生物科

8、学工作者们所面临的重要课题。在这一过程中，20世纪90年代中期提出的Genomeshuffling(“基因组改组”)技术通过传统诱变与细胞融合技术相结合，对微生物细胞进行基因组重组，从而大幅度提高微生物细胞的正向突变频率及正向突变速度，使得人们能够在较短的时间内获得高效的正向突变的菌株，而受到人们极大的关注。本文论述了Genomeshuffling技术的发展过程，基本原理及其该项技术目前在微生物育种中的应用。1Genomeshuffling发展历程及其技术原理1．1G