轉座子編輯技術與CRISPR編輯技術在乳酸菌定向改良中應用的研究進展

楊 勇， 艾連中， 熊智強， 楊昳津， 宋 馨

(上海理工大學 健康科學與工程學院/上海食品微生物工程技術研究中心， 上海 200093)

乳酸菌(lactic acid bacteria，LAB)是一類可發酵碳水化合物產生大量乳酸的細菌統稱，是食品工業重要的微生物。除了可用于生產酸奶、奶酪、酪乳和開菲爾等乳制品，發酵蔬菜、谷物和肉類，制作酒精性飲料外，乳酸菌還具備降膽固醇、維持菌群平衡、抑制致病菌、增強免疫等多種益生作用。乳酸菌主要包括乳桿菌屬(Lactobacillus,Lb)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)、乳球菌屬(Lactococcus,Lc)、鏈球菌屬(Streptococcus)和腸球菌屬(Enterococcus)等。由于野生型乳酸菌菌株可能具有某些特性，如乳桿菌的益生特性、腸球菌的致病性等，為了充分發揮有益菌的功能潛力或抑制致病菌毒性，通常需要對其進行改良。

目前，乳酸菌改良策略包括傳統改造(如隨機突變、適應性進化和原生質體融合等)以及基因編輯技術。當下基因編輯工具(基于質粒的同源重組、重組酶介導的單雙鏈DNA重組和CRISPR/Cas9系統等)存在的操作煩瑣、脫靶率高、效率低等缺點限制了其在乳酸菌中的廣泛使用[1]，因此開發應用簡便高效的遺傳操作工具對于乳酸菌基因功能的探究和某些有害菌致病機制的闡釋至關重要。轉座子(transposon，Tn)是一類可以在生物基因組內移動和復制的遺傳因子， 已作為重要的插入突變劑或分子標簽廣泛應用于細菌、真菌和其他微生物功能基因組研究中，成為有益微生物功能基因分析和致病微生物毒力基因挖掘的有力工具，如傷寒沙門氏菌(Salmonellatyphi)、霍亂弧菌(Vibriocholerae)、大腸桿菌(Escherichiacoli)等常見致病菌。……