最近，天津大学科研人员在Nature Communications杂志在线发表了题为“Precise control of SCRaMbLE in synthetic haploid and diploid yeast”的研究论文，研究人员成功开发了一种可以精确控制基因组重排的调控开关（模式图附后），实现了代谢通路优化，为表型和结构变异基因型关联分析提供了一种简便工具，使作为研究对象的微生物——酵母菌，可以在有限时间内产生几何级增长的基因组变异，驱动其快速进化，提升细胞工厂生产效率。

在该研究中，研究人员在合成型酵母基因组工作基础上，开发了精确控制合成型单倍体和二倍体酵母基因组重排技术。以生产胡萝卜素为例，通过设计“与门”开关实现对合成型酿酒酵母基因组重排过程的精准调控，提高底盘细胞与外源路径之间的适配性，从而提升产量。同时结合酵母细胞生活史开发了多轮迭代基因组重排技术，经过5轮迭代重排可以使作为细胞工厂产品的胡萝卜素产量提升38.8倍。深度测序分析揭示基因组发生了大量的重复、缺失、易位和倒置。

精确控制基因组重排模式图

该研究可以大幅加速生产菌株的快速进化，对于解析基因组结构变异与功能发现之间的关系以及提升能源医药化学品的生产合成具有重要意义。该研究得到国家科技项目的支持。