科研進展
近代物理所在實踐重離子輻射誘變微生物育種新模式方面取得系列進展
近日，中國科學院近代物理研究所生物物理室研究團隊與蘭州理工大學合作，通過結合重離子輻射、適應性實驗室進化（Adaptive laboratory evolution， ALE）和基因編輯等相關技術，實踐了團隊之前提出的關于提升重子輻射誘變育種效率和質量的研究策略。系列研究成果先后發(fā)表在Communications Biology、Biotechnology for Biofuels and Bioproducts、Applied and Environmental Microbiology、Journal of Biotechnology等國際生物技術領域權威期刊上。
微生物誘變育種技術是獲取優(yōu)良突變體的重要手段之一。盡管重離子輻射的諸多優(yōu)勢使其較傳統(tǒng)誘變技術更容易獲得優(yōu)良突變體，但誘變技術普遍存在的隨機性限制了育種的效率。
基于此現(xiàn)狀，科研人員利用蘭州重離子加速器（HIRFL）對目標突變體實施多輪輻射，結合ALE技術提高了酵母的抗逆性和耐受性，因此獲得了適應性更強的底盤細胞。再通過多組學聯(lián)合分析方法識別出與其發(fā)酵性能相關的重要基因，利用基因編輯技術對代謝通路進行精準優(yōu)化，著重優(yōu)化了核心代謝中間產(chǎn)物的代謝通量，使乙酰輔酶A水平較之前提高了17.10％，從而顯著提高了酵母在合成脂類和其他高附加值化合物方面的產(chǎn)量。
科研人員通過以上方法的實踐運用，證實了該模式下重離子輻射高效誘變、ALE和基因編輯定向選育方面的技術優(yōu)勢，從而顯著提升了微生物的育種效率和突變體質量。同時，微生物菌株在復雜工業(yè)化場景中的發(fā)酵性能顯著增強，也為生物制造、微生物新菌種資源等方面的研究提供了有力支撐，具有良好的應用前景。
以上研究工作得到了國家自然科學基金、中國科學院STS項目、中國科學院“西部之光”項目及甘肅省自然科學基金等項目支持。
相關文章鏈接如下：
https：／／www．nature．com／articles／s42003－024－07103－7
https：／／doi．org／10.1186／s13068－024－02562－w
https：／／doi．org／10.1128／aem．01113－24
https：／／doi．org／10.1016／j．jbiotec．2024.08.014
圖1?：重離子輻射育種聯(lián)合遺傳操作創(chuàng)制優(yōu)良的微生物菌株（圖 雷彩榮、陸棟）
圖2?：通過遺傳操作調控脂質合成（圖 雷彩榮、陸棟）
