基因敲除技术及其在微生物育种中的应用

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1、酿酒科技2010年第4期（总第190期）·LIQUOR－MAKINGSCIENCE＆TECHNOLOGY2010No．4(Tol．190)21基因敲除技术及其在微生物育种中的应用121张红岩，申乃坤，周兴（1.广西科学院生物研究所，广西南宁530003；2.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）摘要：基因敲除是自20世纪80年代末以来发展起来的一种新型分子生物学技术，是研究基因功能的直接手段，而且在微生物育种方面发挥了巨大的作用。论述了基因敲除的基本原理、几种常用技术

2、及该项技术在微生物育种方面的应用。分析存在的问题并展望了相关技术诸多领域的发展趋势。关键词：微生物；基因敲除；同源重组；插入突变；RNA干扰中图分类号：Q93-3；TS261.1；Q78文献标识码：A文章编号：1001－9286（2010）04－0021－05GeneKnockoutTechnologyandItsApplicationinMicrobialBreeding121ZANGHong-yan，SHENNai-kunandZHOUXing(1.BiologicalResearchInst

3、itute,GuangxiAcademyofSciences,Nan'ning,Guangxi530003;2.NationalEngineeringResearchCenterforNon-foodBiorefinery,GuangxiAcademyofSciences，Nan'ning,Guangxi530007,China)Abstract:Geneknockout,asanewly-developedmolecularbiologytechnologysincelate1980's,isa

4、directapproachtostudygenefunctionsanditplaysanimportantroleinmicrobialbreeding.Inthispaper,thebasicprinciplesofgeneknockout,severalcommontechniquesandtheirapplica-tioninmicrobialbreedingwereintroduced.Theexistingproblemswereanalyzedandthedevelopmenttr

5、endofgeneknockoutwasdiscussed.Keywords:microbe;geneknockout;homologousrecombination;insertionmutation;RNAinterference[3]目前，微生物在解决人类的粮食、能源、健康、资源和变细胞的遗传特性。基因敲除技术广泛应用于构建具环境保护等问题中正显露出越来越重要且不可替代的独有特定突变的工程菌，改变生物代谢途径，阻断副反应的特作用。微生物育种作为一门应用科学技术，可以解决发进行，防止副产物或有

6、毒产物形成，促进目的产物积累等酵工程中的关键问题，一直就在发酵工业中受到人们的方面；在生物医学研究中，RNAi现象广泛存在于真核生[1]关注。随着科技的发展,发酵工业与生物催化向人们提物体内，操纵着许多细胞功能，如参与了细胞正常的生出了更高的要求，进一步提高目的产物的产量、纯度及开长、发育调控，稳定转座子，同时调控机体抵御外来病毒发有价值新化合物等都是有待解决的问题，因此微生物的入侵。总之，基因敲除已成为当前医学和生物学研究的[4]应用的难题集中到如何对菌种进行改造，以获得高产高热点与前沿。本文论

7、述了基因敲除技术的基本原理、常效的工业菌株。初期多采用诱变育种即在人为条件下，利用技术及其该项技术目前在微生物育种中的应用。用物理、化学因素诱发物种产生基因突变，从而培育出新1基因敲除的技术原理及应用的微生物品种的方法。但经过几十年的研究，人们发现：1.1基因敲除技术的概念及原理诱变育种盲目性高，产生的正向突变体频率低，人们难以基因敲除（geneknockout）又称基因打靶（Genetar-有效地控制变异的方向和性质。随着对微生物遗传规律geting）是自20世纪80年代末以来发展起来的一种新型

8、的深入认识，微生物育种工作正在沿着从不自觉到自觉，分子生物学技术，其传统概念是指同源重组敲除技术即从低效到高效，从随机到定向，从近缘杂交到远缘杂交的[2]利用DNA转化技术，将构建的打靶载体导入靶细胞后，方向发展。通过载体DNA序列与靶细胞内染色体上同源DNA序在这一过程中，基因敲除技术是20世纪80年代发列间的重组，将载体DNA定点整合入靶细胞基因组上展起来的一项重要的分子生物学技术，利用生物体内的某一确定的位点，或与靶细胞基因组上某一确定片段置同源重组系统，在一定选择压力下使体