基因敲出实际应用

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2011.06.068

基因敲除在工业微生物育种方面的应用

宋安东，张沙沙，王风芹，谢慧，田

原

（河南农业大学生命科学学院，郑州450002）

摘

要：微生物育种技术的发展先后经历了自然选育、诱变育种、杂交育种、代谢控制育种和基因工程育种5个阶

段，其中基因工程育种技术中的基因敲除技术具有定位性强、经修饰和改造的基因能够随染色体DNA的复制而稳定地复制的特点，使人们可以有目的地去改造生物的遗传物质，从而达到微生物育种的目的，受到人们的广泛关注。就基因敲除技术的几种主要方法及其在改良工业生产菌株中的应用作简要介绍。关键词：工业微生物育种；基因敲除；同源重组中图分类号：Q784

文献标识码：A

文章编号：2095-1736（2011）06-0068-05

Geneknockoutanditsapplicationsinindustrialmicrobebreeding

SONGAn-dong，ZHANGSha-sha，WANGFeng-qin，XIEHui，TIANYuan

（Collegeoflifesciences，HenanAgriculturalUniversity，Zhengzhou450002，China）

Abstract:Thedevelopmentofmicrobebreedingtechnologyhasgonethroughfivestages，includingnaturalselectingbreeding，mutationbreeding，hybridbreeding，controlofmetabolicbreedingandgeneticengineeringbreeding.Geneknockouttechnologyhascharacteristicofefficientpositioning，modifiedandtransformationofgenesstablereproductionwiththechromosomalDNAreplicationingeneticengineeringbreeding，sopeoplecanintentionallytransformthegeneticmaterialofbiology，soastoachievethepurposeofmicrobialbreeding.Geneknockouttechnologyisbeingpaidmoreandmoreattentionbypeople.Inthispaper，severalmainmethodsofgeneknockouttechnologyanditsimprovedapplicationinindustrialproductionstrainswereintroduced.

Keywords:industrialmicrobebreeding；geneknockout；homologousrecombination

微生物菌种是发酵工业的基础，通过对微生物菌

种的选育可以有效提高目的产品的产量和质量。微生物育种技术的发展先后经历了自然选育、诱变育种、杂交育种、代谢控制育种和基因工程育种5个阶段。传统的育种手段由于工作量大、效率低、遗传稳定性差等缺点已经不能获得优良的菌株性状，满足人们的需求。随

细胞生物学、应用分子生物学、遗传工程着生物化学、

的发展，基因工程育种定向性更强，筛选更加方便，越来越受到人们的青睐。20世纪70年代，重组DNA技术和原生质体融合技术开始用于菌种选育。20世纪80年代，应用DNA同源重组原理的基因敲除发展起来，

分离、体胚胎干细胞（embryonicstemcells，ES细胞）

外培养的成功及哺乳动物细胞中同源重组的存在奠定

收稿日期：2010-12-03；修回日期：2010-12-27

了基因敲除的技术基础和理论基础。至今，基因敲除技

术已成为研究基因功能重要的技术手段之一[1]。

利用基因敲除技术可阻断细胞的代谢旁路，或通过引入突变位点改变或通过引入突变位点改变目的产物的产量或质量，从而达到微生物育种的目的。另外，通过基因敲除技术，不仅可以提高发酵产物的产量和纯度，减少副产物的生成，还可以改变菌种的生物合成途径，获得新的产品，因此它越来越成为发酵工业育种的获得途径。

1基因敲除的概念

基因敲除是一种新型的分子生物学技术，它利用DNA转化技术，将构建的打靶载体导入靶细胞后，通过重组载体DNA序列和靶细胞内染色体上同源DNA

基金项目：国家农业成果转化资金项目（No.2006GB2D000173）；河南省科技攻关重点项目（No.092102210110）；河南省高等学校青年骨干教

师资助计划

E-mail:song1666@126.com。作者简介：宋安东（1972-），男，河南宜阳人，教授，博士（后），研究方向为能源微生物学、生物能源与生物炼制工程，

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