隨著生物制造技術(shù)的快速發(fā)展，利用微生物高效合成高附加值化合物已成為工業(yè)生物技術(shù)的重要方向。在這一過(guò)程中，微生物誘變與代謝工程技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，為提高目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量和生產(chǎn)效率提供了有力支撐。
 

　　微生物誘變是一種通過(guò)物理或化學(xué)手段誘導(dǎo)基因突變的傳統(tǒng)育種方法，能夠快速獲得具有新性狀的菌株。例如，紫外線、γ射線等誘變劑可引起DNA序列的隨機(jī)變化，從而激活沉默基因、增強(qiáng)代謝通路活性或打破代謝調(diào)控限制。盡管誘變方法具有操作簡(jiǎn)便、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，但其隨機(jī)性強(qiáng)、遺傳背景不穩(wěn)定等問(wèn)題也限制了其在工業(yè)生產(chǎn)中的直接應(yīng)用。
 

　　代謝工程則是通過(guò)對(duì)微生物代謝網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行定向改造，優(yōu)化關(guān)鍵酶的表達(dá)水平、引入異源通路或調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物合成路徑的系統(tǒng)性強(qiáng)化。該方法依賴于對(duì)微生物基因組和代謝調(diào)控機(jī)制的深入理解，具有目的性強(qiáng)、效果可控的優(yōu)勢(shì)。
 

　　將誘變與代謝工程相結(jié)合，可以充分發(fā)揮二者優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)各自不足。一方面，誘變可為代謝工程提供豐富的遺傳變異庫(kù)，有助于篩選出具有潛在高產(chǎn)潛力的出發(fā)菌株；另一方面，代謝工程技術(shù)可在分子層面對(duì)誘變所得優(yōu)良表型進(jìn)行解析與穩(wěn)定化，從而構(gòu)建出性能更優(yōu)、遺傳更穩(wěn)定的工程菌株。例如，在抗生素、有機(jī)酸、生物燃料等產(chǎn)品的生產(chǎn)中，已有研究通過(guò)誘變篩選高產(chǎn)菌株后，進(jìn)一步采用代謝工程技術(shù)優(yōu)化碳流分配、增強(qiáng)前體供給或抑制副產(chǎn)物生成，顯著提升了目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化效率。

 

　　此外，隨著合成生物學(xué)和高通量篩選技術(shù)的發(fā)展，誘變與代謝工程的協(xié)同策略正朝著更加高效、精準(zhǔn)的方向演進(jìn)。未來(lái)，借助基因編輯工具如CRISPR-Cas9對(duì)誘變結(jié)果進(jìn)行輔助驗(yàn)證與優(yōu)化，將進(jìn)一步推動(dòng)微生物合成能力的提升，助力綠色生物制造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。