为微藻发明的遗传手术刀可有效地将二氧化碳转化为生物燃料

通过Cas9裂解，微藻中有数百个千碱基碱基的片段缺失。该p是使用BioRender制成的。

单细胞藻类接受基因组手术以去除非必需部分。这可以建立一个最有效的细胞工厂，利用阳光和二氧化碳生产可持续的生物燃料。

中国科学院青岛生物能源与生物工艺技术研究所（QIBEBT）的研究人员已经从一种产油微藻中剥离了100千碱基的基因组，敲除了对其起作用非必需的基因。通过这样做，他们创造了一种“基因组手术刀”，可以快速，创造性地修剪微藻基因组。

产生的“最小基因组”微藻可能作为模型生物，可以用于进一步研究每个基因的分子和生物学功能，也可以作为合成生物学家的“底盘”菌株，以增强生物分子（如生物燃料或生物塑料）的定制化生产。

这项研究发表在2021年3月14日的植物杂志上。

创建“最小基因组”（去除所有重复的或显然无功能的“垃圾基因”的基因组）对于研究有关遗传功能的基本问题以及设计产生有价值化合物的细胞工厂非常有用。

已经为简单的生物创造了这种最小的基因组，但是对于包括藻类或植物在内的真核生物却很少。在高等真核生物中，“垃圾”区域可占据基因组的70％。实际上，删除仅看似“垃圾基因”的物质可能会对生物体产生有害影响，甚至杀死它。

QIBEBT的研究人员首次针对一种称为拟南芥的藻类，产生了具有针对性缺失的基因组，每个基因组的大小为100千个碱基。

N. Oceanica是微藻类（单细胞藻类），具有巨大的潜力，可以以可再生和可持续的方式生产生物燃料，生物材料和其他平台化学品，同时减少温室气体的排放。但是，要实现这些微藻的潜力，需要对生物体进行广泛的遗传工程改造，以使产量最大化，并使生产成本最小化。

QIBEBT团队首先确定了非必要的染色体区域，即那些基因很少被表达或被激活的区域。他们确定了十个这样的“低表达区域”，即LER。然后，他们使用CRISPR-Cas9基因编辑技术剪出了两个最大的LER，它们的大小超过200千个碱基。

QIBEBT单细胞中心（SCC）的研究第一作者王钦涛说：“尽管进行了所有剪裁，但微藻仍显示出基本正常的生长，脂质含量，脂肪酸饱和度水平和光合作用。”“在某些情况下，其增长率和生物量生产力甚至比野生生物还要高。”

“我们有趣地在30号染色体的端粒缺失突变体中发现了正常的端粒，” QIBEBT SCC的通讯作者徐健说。“这种现象意味着染色体远端的缺失可能会导致端粒再生。”

已经基本上被剪断的基因组应该作为拟南芥中的一个接近最小的基因组，该基因组可以用作底盘菌株，用于通过在该底盘上进行进一步的代谢工程来定制化生产生物分子。

既然他们已经证明可以分离出这种复杂的真核生物的基因组，那么研究人员现在想看看他们是否还能进一步分离出LER和其他非致命区域，从而制造出最小化的拟南芥来制造生物燃料。最高效率的二氧化碳。

参考：王琴涛，龚彦海，何跃辉，易欣，吕娜娜，吕雪峰，杜云峰，李云，郑炳辽和徐健，“通过Cas9切割缺失百碱基碱基的拟南芥基因组工程”，2021年3月14日，植物学报。
10.1111 / tpj.15227