《表1 长期ALE和短期ALE技术主要的技术特点》

  提示：宽带有限、当前游客访问压缩模式

本系列图表出处文件名：随高清版一同展现

《适应性实验室进化技术在微生物育种中的应用进展》

1. 获取 高清版本忘记账户？点击这里登录

1. 下载图表忘记账户？点击这里登录

由于微生物分子定向育种（基因工程育种）技术容易受到宿主菌遗传背景缺乏及表型间相互作用的影响，所以一些微生物学家开始尝试采用ALE策略（如连续传代、电镀或冷冻循环）来进化他们的目标微生物，并且取得了不错的效果。针对微生物的ALE技术中最典型的策略是：在实验室里的特定环境条件下对微生物菌株进行培养，促使菌株完成适应性自然进化，最后通过筛选获得具有有益突变的目的菌株[1]。简单来说，ALE技术是通过施加人为干扰及控制微生物生长环境以促进微生物的进化过程[2]。有学者认为，根据作用时间的长短可以将ALE技术通分为长期ALE和短期ALE两大类。其中，长期ALE通常需要经历数十甚至数百次的传代，而短期ALE往往仅需数次传代或数十小时即可完成。长期ALE技术通常是以特定或逐渐叠加的选择压力为基准来筛选性能优良的突变体，它在提高微生物菌株抗逆性方面效果尤其显著，因此多应用于提高工业菌株在不同生产条件下的生长性能[2]。但这一过程非常耗时，通常需要超过数十次的反复筛选和连续传代培养后才有可能得到性状优良的进化菌株[3]。短期ALE技术是将微生物在培养期间预先暴露于抑制剂胁迫环境中，以提供短期适应性并在发酵过程中改善发酵性能。与长期ALE相比，短期ALE具有耗时短、见效快、进化方向更单一的特点（表1）。此外，在长期适应过程中，长时间处于高抑制剂浓度的微生物会产生一系列基因型的变化来响应外界胁迫压力[4]，从而得到既能耐受不利的生长环境，又能在有利的培养条件下快速生长的微生物菌株。而短期适应的结果往往取决于表达的表型和表型异质性[5]，即微生物在短期适应过程中诱导产生的表型只能在特定的环境因素下发挥作用。通过选择相应的适应性改造策略，既能够使研究微生物菌株在工业环境下的适应性变化机制成为可能，又能够为工业生产提供稳定性更高、性能更优良的微生物宿主。