《表2 长期ALE技术提高微生物对非生物胁迫抗性的典型例子》

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《适应性实验室进化技术在微生物育种中的应用进展》

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此外，长期ALE技术也被证明可以用来同时增加菌株对多个压力的耐受性。例如，Wallace-Salinas等[28]利用长期ALE技术在高温和生物质水解抑制剂胁迫的条件下经过280次连续传代的分批培养，最终筛选得到了能够同时耐受高温（39℃）和生物质水解抑制剂（50%）的酿酒酵母进化菌株。该研究将菌株的耐热性与水解抑制剂的耐受性相结合，通过同时进行糖化和发酵来提高工程菌株的生产效率，并降低冷却成本。值得注意的是，正常情况下，微生物在一个独立的成长环境中，对一种胁迫压力的耐受性往往根据所获得的特定突变而伴随着权衡——当菌株进化到高温时，就可能无法适应低温条件。而通过ALE技术带来的突变往往能够冲破这种权衡。例如，Rodriguez-Verdugo等[29]使用长期ALE技术在热胁迫条件下进行了2 000次传代的进化实验，最终得到了既能够在高温下（45℃）生长又能在低温下（20℃）生长的大肠杆菌进化菌株。通过对114个进化菌株进行全基因组测序，结果发现进化菌株主要是通过两种适应性途径的突变来分别改善微生物对高温和低温的耐受性，分别是RNA聚合酶（RNAP）β亚基基因（rpo B）的突变和RNAP终止因子rho中的突变。另外，该研究者证明了rpo B的适应性突变会在热胁迫下减慢RNAP的转录，从而导致转录终止效率提高；rho的突变则导致rho基因的表达量增强从而也提高了转录终止效率。因此，长期ALE技术为我们了解微生物菌株的耐受机制以及构建更健壮的微生物菌株提供了一个新的思路。但是，该研究也发现进化菌株的遗传特征存在不稳定、容易发生变异的现象。这就需要研究者们利用代谢工程等策略进一步调控进化过程，从而确保进化菌株的遗传稳定性。表2对相关典型案例进行了总结。