作为网黏菌纲类（Labyrinthulomycetes）的主要成员，裂殖壶菌（Schizochytrium sp.）因作为生产脂肪酸和萜类化合物的潜在工业细胞工厂而引起了广泛关注。迄今为止，已经有大量报道关于过表达内源或异源基因改造裂殖壶菌以改善脂质和萜烯类化合物的产生。然而，裂殖壶菌CRISPR/Cas9基因编辑技术并不成熟，开发高效的CRISPR/Cas9基因编辑技术对于创制裂殖壶菌细胞工厂具有重要意义‌。

近日，中国科学院天津工业生物技术研究所李德茂研究员团队与哈尔滨工业大学陈国福团队合作成功开发出了高效的裂殖壶菌CRISPR/Cas9体系，并利用其介导的代谢工程创制了高产多不饱和脂肪酸的细胞工厂。研究团队首先开发了一种新型的农杆菌介导的筛选系统，基于醋酸盐的转化子筛选方式，将S. limacinum SR21的转化效率提高77.13%。其次通过挖掘内源Pol III型启动子（tRNA^Gly）并利用其驱动的CRISPR/Cas9 表达系统，实现了对裂殖壶菌的基因编辑，编辑效率达48.38%。最后，将已建立的遗传操作系统应用于裂殖壶菌生产DHA和EPA的代谢工程。其中，针对EPA，研究团队对裂殖壶菌中不完整的脂肪酸合成酶（FAS）途径进行重新组合，实现了从FAS源EPA的从头生物合成。针对DHA，通过实施“推-拉-阻”的代谢工程策略方式强化了裂殖壶菌的油脂合成途径。与野生型菌株相比，工程菌株的油脂含量、DHA比例和多不饱和脂肪酸含量分别提高至77.14%、55.10%和70.47%。该研究为推进裂殖壶菌多不饱和脂肪酸生物合成的商业化应用奠定了关键技术基础。

这项工作得到了国家重点研发计划项目资助，相关成果已发表在Chemical Engineering Journal上，并获得授权专利1项。天津工业生物技术研究所与哈尔滨工业大学联合培养博士研究生段玉为第一作者，哈尔滨工业大学陈国福教授、天津工业生物技术研究所李德茂研究员为共同通讯作者。

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多不饱和脂肪酸裂殖壶菌细胞工厂的构建