近日，中國科學(xué)院近代物理研究所生物物理室研究團隊與蘭州理工大學(xué)合作，通過結(jié)合重離子輻射、適應(yīng)性實驗室進化（Adaptive　laboratory　evolution，　ALE）和基因編輯等相關(guān)技術(shù)，實踐了團隊之前提出的關(guān)于提升重子輻射誘變育種效率和質(zhì)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(shù)領(lǐng)域權(quán)威期刊上。

微生物誘變育種技術(shù)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(shù)更容易獲得優(yōu)良突變體，但誘變技術(shù)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(biāo)突變體實施多輪輻射，結(jié)合ALE技術(shù)提高了酵母的抗逆性和耐受性，因此獲得了適應(yīng)性更強的底盤細(xì)胞。再通過多組學(xué)聯(lián)合分析方法識別出與其發(fā)酵性能相關(guān)的重要基因，利用基因編輯技術(shù)對代謝通路進行精準(zhǔn)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(shù)優(yōu)勢，從而顯著提升了微生物的育種效率和突變體質(zhì)量。同時，微生物菌株在復(fù)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(yīng)用前景。

以上研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院STS項目、中國科學(xué)院“西部之光”項目及甘肅省自然科學(xué)基金等項目支持。

相關(guān)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(diào)控脂質(zhì)合成（圖　雷彩榮、陸棟）