细菌中构建DNA多拷贝串联重复用途十分广泛，在基因表达、代谢工程及基因组进化等研究中发挥重要作用。现有的DNA多拷贝串联重复技术分为体外和体内构建两种，体外构建通常存在耗时长、限制酶选择难、多聚体不稳定等问题，体内构建相对高效，但常用技术需事先在重复单元两端加上长同源臂，并依赖宿主自身的同源重组系统实现串联重复，且事后需破坏该内源重组系统来维持既得拷贝数的稳定性，对宿主产生潜在不利影响的同时操作依旧繁琐。

中国科学院天津工业生物技术研究所李志超研究员带领的基因组转移与底盘细胞工程研究团队前期关于水平基因转移的研究发现，远源基因水平转移到大肠杆菌后，在没有选择压力的条件下，转移基因可以通过自发的串联重复快速（16h）招募到内源启动子，实现基因表达及功能的激活。研究团队尝试利用此进化机制，开发细菌中水平转移基因激活介导的DNA串联重复技术［Tandem gene duplication selected by activation of horizontallytransferred gene in bacteria（TDAH）］。TDAH技术原理为将水平转移的短筛选标签基因表达盒拆分成上、下两半分别置于目标序列的下游和上游，两端不添加长同源臂，仅利用上述进化机制，通过抗性筛选目标的串联重复进化菌株（目标串联重复可激活抗性标签基因），并用筛选强度控制拷贝数。全流程仅需一次载体构建及转化、两次筛选，约3天时间即可得到高拷贝的DNA串联重复（图）。研究显示，利用TDAH可实现质粒上目标片段十个以上拷贝的串联重复，和基因组整合的目标片段17个拷贝的串联重复，串联重复序列总长度超过27kb，且未见明显上限。同时研究表明，TDAH得到的串联重复稳定性很高，无需再通过破坏细菌内源重组系统来维持稳定性，并且该技术在革兰氏阴性及阳性菌中均可发挥作用。研究团队还将TDAH技术应用于基因表达及代谢合成，均发挥出预期的作用，展现出很好的调控效果。

该研究工作得到国家重点研发计划、天津市合成生物技术创新能力提升行动和中央本级重大增减支项目“名贵中药资源可持续利用能力建设”的支持，研究成果发表于Applied Microbiology and Biotechnology期刊。天津工业生物所与天津科技大学联合培养硕士生张方晴和天津工业生物所博士后石新新为该论文的并列第一作者，李志超研究员为通讯作者。

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TDAH技术原理及流程图