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天津工生所在工业丝状真菌基因组编辑技术构建方面获进展

天津工生所在工业丝状真菌基因组编辑技术构建方面获进展

  嗜热毁丝霉是一种能够快速降解纤维素和高产纤维素酶的工业丝状真菌,其分泌的木质纤维素水解酶的种类和数量相当丰富,而且高温稳定性好,因此该菌在纤维素酶生产和生物基燃料研发方面具有巨大的潜力。然而,目前针对嗜热毁丝霉本身的遗传改造技术研究较少,这极大限制了该工业真菌的应用。CRISPR/Cas9系统作为一种新兴的基因组编辑技术已经在一系列物种中成功应用,是基因组靶向修饰技术研究的新里程碑,但在嗜热真菌中发展和利用该技术尚未有报道。因此,发展嗜热毁丝霉拼搏在线CRISPR/Cas9编辑技术体系,不仅能够极大促进对嗜热真菌基因功能的研究,而且对嗜热真菌代谢工程改造发酵生产生物燃料和生物基化学品都有重要意义

  中国科学院天津工业生物技术研究所研究员田朝光带领的微生物功能基因组研究团队以嗜热毁丝霉为研究对象,构建了基于CRISPR/Cas9的毁丝霉基因组编辑系统,采用自主挖掘的嗜热毁丝霉RNA polymerase III U6 启动子,体内启动相应gRNA的转录表达,用原生质体共转化的方法将编辑系统和同源臂导入到嗜热毁丝霉中(图1),不仅同源重组效率高,而且可以同时编辑多基因位点,其中双基因缺失的同源重组效率为61-69%,三基因的同源重组效率为30%,四基因的同源重组效率为21%。利用该体系对嗜热毁丝霉纤维素酶分泌途径进行多基因编辑,可以获得纤维素酶蛋白分泌提高5倍的工程菌株(图2)。该技术体系在其他嗜热真菌(比如异梭毁丝霉)中也具有通用性。

  该研究得到国家自然科学基金等科技计划资助,研究成果已申请中国专利,拼搏在线相关成果发表于国际期刊Biotechnology for Biofuels,天津工生所副研究员刘倩为论文第一作者。

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图1 CRISPR/Cas9介导的毁丝霉基因编辑载体系统 

 

图2 多基因编辑菌株纤维素酶蛋白分泌相对水平