劉 真 夏 冰 董彥君 劉 明*

(1.北京農(nóng)學(xué)院動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,北京 102206;2.北京中農(nóng)弘科生物技術(shù)有限公司,北京 100226)

人類利用釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)進(jìn)行發(fā)酵、釀造和烘焙的歷史非常悠久[1]。釀酒酵母是一種“通常被認(rèn)為是安全的”食品級出芽酵母,在發(fā)酵食品(面包和饅頭)、飲料(如啤酒、葡萄酒、白酒等)、生物燃料和生物制藥方面已有廣泛的應(yīng)用[2-3]。還具備在動物生產(chǎn)上應(yīng)用的潛力。釀酒酵母具有蛋白質(zhì)含量高、細(xì)胞體積大等特點,被廣泛用于單胃和反芻動物的飼料中,是酵母菌中應(yīng)用范圍最廣的一類[4]。

然而,盡管釀酒酵母在動物生產(chǎn)上的應(yīng)用前景令人振奮,但也面臨著一些挑戰(zhàn)和不穩(wěn)定因素。為了提高釀酒酵母的生長繁殖與代謝能力,生產(chǎn)更多單細(xì)胞蛋白、酶類等功能性物質(zhì),在釀酒酵母改造方面做出了諸多重要突破。近年來,隨著基因編輯技術(shù)和合成生物學(xué)的飛速發(fā)展,在釀酒酵母的應(yīng)用越來越深入,能夠快速高效地改造釀酒酵母,提高釀酒酵母各方面的性能,如生長速度、代謝活力、活性氧耐受性等。

1 釀酒酵母的基本特征

釀酒酵母一般呈圓形、卵形或橢圓形,其寬度為2.5～10.0 μm,長度為4.5～21.0 μm。細(xì)胞無真菌絲并通過重復(fù)出芽繁殖,有些細(xì)胞發(fā)育為含1～4個孢子的子囊。與細(xì)菌細(xì)胞相比,釀酒酵母細(xì)胞較大,生長周期短、發(fā)酵能力強(qiáng)。釀酒酵母是兼性厭氧微生物,盡管它可以在微氧條件下生存,但氧氣是維持酵母細(xì)胞活性的重要因素,在供氧不足的條件下,增殖減速,其代謝產(chǎn)物也會發(fā)生改變[4]。釀酒酵母生長的最適pH為4.5～7.0,但大多數(shù)情況下在pH為3.0的環(huán)境下仍能生長[4],最適生長溫度為28～30 ℃,其次,釀酒酵母具有耐酸性強(qiáng)[5]、生長迅速、代謝繁殖快、易培養(yǎng)等優(yōu)點,并且其基因組信息已知、遺傳操作簡便、具有真核生物對蛋白質(zhì)翻譯后加工和修飾的特性,早在1996年,釀酒酵母的全基因測序已全部完成,是第1個基因組測序完成的真核生物,釀酒酵母基因組總共大約編碼6 100個基因,目前,已通過基因敲除技術(shù)完成96%己知基因的功能解析,也是第1個可用于外源基因表達(dá)的真核生物[6]。

2 釀酒酵母改造的技術(shù)手段

隨著釀酒酵母在飼料產(chǎn)業(yè)中的廣泛應(yīng)用,改造釀酒酵母已成為微生物領(lǐng)域熱點研究課題之一[7]?；蚬こ碳夹g(shù)可在分子水平上實現(xiàn)對基因的操作,將外源基因引入釀酒酵母,使這個基因能夠在釀酒酵母細(xì)胞內(nèi)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯表達(dá)。張雅琦[8]通過基因工程技術(shù)構(gòu)建了木糖異構(gòu)途徑的釀酒酵母,結(jié)合定向進(jìn)化策略,最終在第30代進(jìn)化菌中獲得可利用木糖產(chǎn)乙醇的工程菌突變體,乙醇產(chǎn)量可達(dá)2.39 g/L。

在動物生產(chǎn)中應(yīng)用的釀酒酵母改造中,涉及多種技術(shù)手段:如基因編輯技術(shù)、基因組合成和基因表達(dá)調(diào)控、代謝工程和蛋白質(zhì)工程等,以及這些技術(shù)的組合使用,都可以改善釀酒酵母的生產(chǎn)性能。近年來,尤其是基因編輯技術(shù)和合成生物學(xué)的改造技術(shù)倍受重視。

2.1 基因編輯技術(shù)

基因編輯技術(shù)是對目標(biāo)基因組位點利用酶(特別是核酸酶)進(jìn)行特異性修飾,包括基因敲除、敲入、替換和有益的點突變[9]。釀酒酵母同源片段重組效率高,靶基因的敲入或敲除只需要合適的篩選標(biāo)記和供體片段上下游40～60 bp的同源序列[10],因此,早期主要基于同源重組和篩選標(biāo)記的基因編輯技術(shù)[11],但這種改造方法效率較低[12]。目前主要利用4種基因編輯技術(shù)對釀酒酵母進(jìn)行改造:歸巢核酸內(nèi)切酶(MegNs)系統(tǒng)、1996年興起的鋅指核酸酶(ZFNs)系統(tǒng)、2009年出現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶(TALENs)系統(tǒng)和2013年之后飛速發(fā)展的成簇規(guī)律間隔短回文重復(fù)序列(CRISPR)相關(guān)的表達(dá)系統(tǒng),這些技術(shù)的相繼出現(xiàn)推進(jìn)了基因功能的研究進(jìn)程。由于CRISPR技術(shù)的迅猛發(fā)展,以及該基因編輯技術(shù)效率高、成本更低且可以同時定點改造釀酒酵母的多個基因[7],成為替代ZFNs和TALENs技術(shù)的一種有效的方案[13]。

CRISPR/Cas系統(tǒng)由CRISPR陣列和Cas基因組成,是在細(xì)菌和古菌中發(fā)現(xiàn)的自適應(yīng)防疫系統(tǒng),可以保護(hù)宿主免受病毒外源侵襲,CRISPR/Cas系統(tǒng)的作用機(jī)理已經(jīng)被研究的較為清晰,該系統(tǒng)抵御外來DNA入侵的過程主要分為3步:入侵適應(yīng)階段、表達(dá)階段和干擾階段[14]。根據(jù)Makarova等[15]的分類方法,可以把CRISPR/Cas系統(tǒng)分為2類、6種類型、17個亞型,該研究使用的CRISPR/Cas9系統(tǒng)屬于第2類Ⅱ型,該系統(tǒng)可以通過特定的sgRNA特異性識別對應(yīng)的DNA序列,介導(dǎo)Cas9蛋白進(jìn)行切割,DNA雙鏈被切開之后,Cas9可以引入特定的序列插入切割位點,對雙鏈進(jìn)行修復(fù),從而進(jìn)行基因突變、敲除和整合。2013年,Dicarlo等[16]研究團(tuán)隊運用CRISPR/Cas系統(tǒng)首次在釀酒酵母成功實現(xiàn)了高效的基因組編輯,實現(xiàn)了CAN1和ADE2基因的敲除,其編輯效率接近100%。由于CRISPR/Cas9系統(tǒng)比較簡單,能便捷高效的對基因組進(jìn)行定點編輯,因此該基因編輯技術(shù)在釀酒酵母中應(yīng)用較為廣泛[17-19]。例如,Ronda等[20]利用CRISPR/Cas系統(tǒng)在釀酒酵母中一次整合了3個長度為5.1～6.6 kb的胡蘿卜素合成途徑基因,3個基因同時整合的效率高達(dá)85%。Shi等[21]在釀酒酵母基因組整合多達(dá)18個拷貝的木糖利用和2,3-丁二醇(BDO)合成途徑,實現(xiàn)木糖到BDO的高效轉(zhuǎn)化等。

2.2 基于合成生物學(xué)的改造技術(shù)

除基因編輯技術(shù)外,合成生物學(xué)在釀酒酵母的改造中應(yīng)用也很廣泛。合成生物學(xué)是交叉學(xué)科,融合了生物化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等多門學(xué)科,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,為釀酒酵母改造拓展了新的思路[22]。合成生物學(xué)包括代謝工程和基因工程。合成生物學(xué)提供了設(shè)計和優(yōu)化新代謝通路的框架,通過模塊化的方法,將生物體系分解為功能模塊,然后重新組合這些模塊以構(gòu)建新的代謝路徑[23]。此外,合成生物學(xué)還涉及到設(shè)計合適的調(diào)控元件,如啟動子和終止子,采用人工構(gòu)建和合成啟動子的方法來調(diào)節(jié)基因表達(dá),研究人員可以根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物需求來選擇相應(yīng)的啟動子[24-25],以確保每個模塊在適當(dāng)?shù)臅r間和水平表達(dá)。

代謝工程是通過優(yōu)化細(xì)胞遺傳和調(diào)控過程改造酵母細(xì)胞的代謝通路,調(diào)整其產(chǎn)生目標(biāo)代謝產(chǎn)物的能力,促進(jìn)有益的代謝產(chǎn)物(抗生素或酶)的生產(chǎn),或減少不利代謝產(chǎn)物的生成,還致力于加強(qiáng)細(xì)胞多底物利用的能力、改善菌株發(fā)酵性能和增強(qiáng)菌株的魯棒性(如惡劣條件下的耐受性)[26]。Xu等[27]用膽固醇22-羥化酶構(gòu)建薯蕷皂素(DSG)生物合成途徑,篩選出了與DSG合成相關(guān)的細(xì)胞色素P450(CYP)與細(xì)胞色素P450還原酶(CPR)的最佳比例,提高DSG產(chǎn)量,同時削弱ERG6基因的表達(dá),進(jìn)一步增加DSG的合成并減少副產(chǎn)品形成。釀酒酵母常用的2種基因改造方式如圖1。

glucose:葡萄糖;UDP-glucose:二磷酸尿苷-葡萄糖 uridine diphosphate-glucose;glc3和alg5:二磷酸尿苷-葡萄糖合成的關(guān)鍵基因 uridine diphosphate-a key gene for glucose synthesis;eng1:內(nèi)切β-葡聚糖酶基因 endo-β-glucanase gene;β-glucan:β-葡聚糖;learn:學(xué)習(xí);design:設(shè)計;rebuild:重建;Pathway 1:途徑1;Pathway 2:途徑2;PAM sequence:候選識別位點的毗鄰基序 adjacent motifs of candidate recognition sites;Target DNA:目標(biāo)DNA。

3 釀酒酵母改造的目的和用途

3.1 提高釀酒酵母發(fā)酵性能

相對于野生型釀酒酵母,經(jīng)過基因編輯技術(shù)改造的釀酒酵母可發(fā)酵產(chǎn)生更多的乙醇和番茄紅素。同時,改造后的酵母在發(fā)酵過程中能更有效地利用混合底物,并且表現(xiàn)出更強(qiáng)的耐高溫和乙醇耐受性,通過這些性能的提高,在發(fā)酵過程中釀酒酵母的性能將會表現(xiàn)得更加突出。Ye等[29]研究發(fā)現(xiàn),通過TALENs技術(shù)敲除乙醇脫氫酶基因之后,釀酒酵母的乙醇產(chǎn)量提高到14.6 g/L,比之前報道的乙醇產(chǎn)量比例提高了(52.4±5.3)%,且明顯提高了釀酒酵母對乙醇的耐受性。孫玲等[30]利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)改造釀酒酵母,得到了多種甲羥戊酸途徑改變的高拷貝菌株(14～40個拷貝),過量表達(dá)N-末端截短的關(guān)鍵酶基因,將酶活提高了17.3倍,能夠更加高效地產(chǎn)生番茄紅素。

在發(fā)酵過程中,混合底物中葡萄糖濃度較高時,葡萄糖會被優(yōu)先利用,產(chǎn)生葡萄糖阻遏效應(yīng),即在有氧條件下酵母細(xì)胞也由有氧呼吸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o氧發(fā)酵產(chǎn)生大量乙醇,阻礙其他目標(biāo)產(chǎn)物的生成[31]。因此,為了讓釀酒酵母更加高效地產(chǎn)生目標(biāo)產(chǎn)物,必須阻斷細(xì)胞內(nèi)葡萄糖阻遏效應(yīng),減少乙醇的通量。研究發(fā)現(xiàn),核苷酸焦磷酸酶1(MTH1)基因編碼葡萄糖感應(yīng)相關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子,參與抑制菌株的葡萄糖敏感性,當(dāng)?shù)孜镏挥衅咸烟菚r,輔酶A轉(zhuǎn)移酶(Ach1p)受到葡萄糖抑制而無法將線粒體中合成的乙酰輔酶A穿梭至胞質(zhì)中,嚴(yán)重影響細(xì)胞的活性和生長,Oud等[32]通過刪除MTH1基因的225 bp序列,增強(qiáng)了葡萄糖耐受性,使其能在以葡萄糖為唯一碳源的條件下生長。此外,在釀酒酵母中,MIG1和SNF1被視為葡萄糖阻遏效應(yīng)的關(guān)鍵因素,對解除葡萄糖阻遏產(chǎn)生顯著影響,當(dāng)培養(yǎng)基中葡萄糖濃度較高時,轉(zhuǎn)錄因子MIG1會結(jié)合木糖代謝基因的啟動子區(qū)域,從而阻礙這些基因的轉(zhuǎn)錄,抑制木糖的代謝。通過基因編輯技術(shù)靶向去除葡萄糖阻遏效應(yīng)關(guān)鍵基因SNF1,是提高木糖利用時間、重塑代謝途徑、減弱葡萄糖抑制效應(yīng)、縮短發(fā)酵周期以及顯著提升發(fā)酵效率的重要途經(jīng)[33]。

通過敲除手段進(jìn)行遺傳改造還可以明顯提高釀酒酵母的耐熱性。酵母的耐熱性與轉(zhuǎn)錄因子絲氨酸-棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶(stp23)有關(guān),stp23在釀酒酵母的耐熱性中發(fā)揮著廣泛的作用,stp23可調(diào)節(jié)細(xì)胞中不飽和脂肪酸(ULA)含量,從而顯著影響細(xì)胞的耐熱性,且在45～55 ℃之間stp23的表達(dá)水平與耐熱性呈負(fù)相關(guān)[34-35],通過敲除相關(guān)基因(Sin3p、Srb2p和Mig1p)構(gòu)建基因缺失株,改變轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)來提高釀酒酵母的耐熱性[36],通過各種遺傳工具改造可以使釀酒酵母有效地應(yīng)對高溫、低pH和底物中存在的抑制性化合物[37-38]。

3.2 提高釀酒酵母活性氧耐受性

釀酒酵母對一定量的活性氧具有耐受性[39],在發(fā)酵過程中高濃度活性氧的存在會影響發(fā)酵的穩(wěn)定性和效率。Yap1轉(zhuǎn)錄因子是決定釀酒酵母活性氧耐受能力的主要因素,其需要與Ybp1結(jié)合來表達(dá)其功能,此外,Yap1和Ybp1結(jié)合是氧化應(yīng)激的限速步驟,調(diào)節(jié)Ybp1的表達(dá)有助于改變釀酒酵母對活性氧的耐受性[40]。通過CRISPR基因編輯技術(shù)構(gòu)造Ybp1高表達(dá)的菌株、優(yōu)化培養(yǎng)條件和添加抗氧化劑可以提高釀酒酵母的活性氧耐受性[41]。

3.3 生產(chǎn)功能性添加劑

通過基因編輯技術(shù),釀酒酵母生產(chǎn)添加劑的產(chǎn)量有明顯提高。釀酒酵母細(xì)胞外壁結(jié)構(gòu)特點之一是含有β-葡聚糖,改造前最高產(chǎn)量為58.2 mg/g[42],通過CRISPR基因編輯技術(shù),使釀酒酵母菌株進(jìn)行基因重組,同時優(yōu)化發(fā)酵工藝參數(shù),使用CRISPR/Cas系統(tǒng)敲除該合成途徑的關(guān)鍵基因glc3和alg5[43],切斷UDP-葡萄糖的消耗途徑,可使β-葡聚糖含量達(dá)到98.54 mg/g[28],而且還可以通過釀酒酵母本身的GLA系統(tǒng),控制內(nèi)切β-葡聚糖酶基因(eng1)表達(dá),實現(xiàn)從頭合成低分子質(zhì)量的β-葡聚糖,使β-葡聚糖更容易溶解被動物利用[44]。

4 釀酒酵母在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

釀酒酵母作為優(yōu)質(zhì)的功能性與營養(yǎng)性飼料,被批準(zhǔn)可以直接添加到動物飼糧中使用,在豬、畜禽和反芻動物中應(yīng)用較為廣泛,在其他動物中也有少數(shù)應(yīng)用[45]。釀酒酵母作為飼料添加劑具有改善犬腸道菌群穩(wěn)態(tài)、抑制腸道病原菌增殖[46]、提高犢牛飼料原料消化利用率和提高犢牛血液中總蛋白和葡萄糖含量等功能[47]。同時,釀酒酵母還可以增強(qiáng)飼料適口性,改善動物消化能力,提高動物生產(chǎn)性能[48]。

4.1 在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

在仔豬飼養(yǎng)中,飼糧中添加釀酒酵母可以作為抗生素替代物,提高斷奶仔豬的生長性能和養(yǎng)分消化率。研究表明,在仔豬飼糧中添加1%的釀酒酵母,結(jié)果顯示,該組的腹瀉指數(shù)最低,能夠有效緩解仔豬斷奶后和運輸?shù)碾p重應(yīng)激反應(yīng),可以顯著提高斷奶仔豬的生長性能[49]。Jiang等[50]在斷奶仔豬的基礎(chǔ)飼糧中添加3.00 g/kg釀酒酵母,試驗第7天觀察發(fā)現(xiàn)試驗組斷奶仔豬十二指腸和空腸的絨毛高度和絨毛高度與隱窩深度比率顯著增加。除了提高生長性能、促進(jìn)腸道發(fā)育,研究還發(fā)現(xiàn),在仔豬飼糧中添加5.00 g/kg釀酒酵母還可調(diào)控仔豬腸道微生物組成,促進(jìn)仔豬腸道有益菌的增殖,減少腹瀉現(xiàn)象的發(fā)生,以提高仔豬消化率,提高仔豬的生長性能[51-52]。

除仔豬外,釀酒酵母在生長育肥豬和母豬中也有一定的研究和應(yīng)用。飼糧中添加酵母水解物可以提高生長育肥豬生長性能和營養(yǎng)物質(zhì)消化率,調(diào)節(jié)腸道菌群平衡,提高機(jī)體免疫力。飼糧添加凝結(jié)芽孢桿菌和酵母水解產(chǎn)物,能夠提高生長育肥豬的生長性能和營養(yǎng)物質(zhì)消化率,使豬后腸有益菌數(shù)量增加,提高機(jī)體的免疫力[53]。在母豬的飼糧中添加5%的釀酒酵母,可以提高母豬的生長性能和繁殖性能,同時起到減緩妊娠應(yīng)激反應(yīng)[54]。對生產(chǎn)的母豬來說,飼糧中添加5.00 g/kg釀酒酵母可以提高仔豬的初生重,顯著減少母豬產(chǎn)后奶水不足及產(chǎn)后感染的問題,減少母豬生殖道感染的比例,減輕母豬的產(chǎn)后應(yīng)激反應(yīng)[55]。相較而言,釀酒酵母在仔豬飼糧中的作用明顯高于生長育肥豬和母豬。

4.2 在禽類動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

有大量的研究已經(jīng)證實,在禽類的飼糧中添加釀酒酵母可以改善其生長性能,調(diào)節(jié)腸道菌群,提高機(jī)體的免疫功能。Zhen等[56]研究表明,在肉雞的飼糧中添加0.8%～1.0%的釀酒酵母,能顯著提高瘤胃球菌屬(Ruminococcus)、丙酸桿菌科(Propionibacteriaceae)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)的數(shù)量,從而改善肉雞的腸道微生物組成結(jié)構(gòu)。胡芳等[57]研究表明,在蛋雞飼糧中適當(dāng)添加釀酒酵母可以提高蛋雞的采食量及飼料轉(zhuǎn)化率,維持產(chǎn)蛋后期蛋雞的產(chǎn)蛋率,還能夠明顯提高蛋重及蛋品質(zhì)。Mcbain等[58]研究表明,天冬氨酸有抗疲勞、改善心肌收縮等作用。在蛋雞的飼糧中加入0.6%和0.8%的釀酒酵母,顯著提高了雞蛋中天冬氨酸的含量,這表明添加釀酒酵母對功能性氨基酸的沉積有促進(jìn)作用[59]。高文文等[60]以北京鴨為研究對象,在試驗組飼糧中添加1.2 g/kg的釀酒酵母,結(jié)果表明可改善北京鴨的生產(chǎn)性能,同時提高北京鴨的免疫和抗氧化能力。

4.3 在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

釀酒酵母不僅在單胃動物生產(chǎn)上有很好的應(yīng)用效果,在反芻動物生產(chǎn)上應(yīng)用也很廣泛。郭永清等[61]研究發(fā)現(xiàn),在斷奶肉犢牛的飼糧中添加釀酒酵母(1%和2%,按干物質(zhì)計),均能夠顯著提升其干物質(zhì)采食量、平均日增重(ADG)、飼料轉(zhuǎn)化效率、瘤胃纖維素酶活性、瘤胃微生物蛋白水平、瘤胃丙酸與揮發(fā)性脂肪酸的濃度。Dann等[62]研究表明,在斷奶肉犢牛的飼糧中添加14 g/d釀酒酵母能夠提高ADG以及干物質(zhì)和有機(jī)物的消化率。也有研究表明,在肉牛的飼糧中添加釀酒酵母30 g/(頭·d),可以提高牛肉的嫩度和風(fēng)味,降低背最長肌的滴水損失[63]。

對于泌乳期的奶牛,在飼糧中添加釀酒酵母,可以提升奶牛產(chǎn)奶量,還可以降低其體重?fù)p失[64]。在夏季高溫環(huán)境中,在泌乳期奶牛的飼糧中添加釀酒酵母,能夠顯著提高奶牛的產(chǎn)奶量及牛奶中乳蛋白和乳糖含量[65]。在巴西夏季奶牛飼糧中補(bǔ)充酵母培養(yǎng)物,能夠降低奶牛的呼吸頻率、直腸溫度和皮膚溫度,防止奶牛體溫過高[66]。

在飼糧中添加釀酒酵母不僅對奶牛和肉牛有積極效果,對肉羊的生產(chǎn)也有很好的養(yǎng)殖效果。Malekkhahi等[67]研究表明,在俾路支雄性肉羔羊的飼糧中添加2×1010CFU/d的釀酒酵母可以顯著提高飼糧中性洗滌纖維和粗蛋白質(zhì)的消化率。有研究表明,在2月齡健康湖羊公羔的飼糧中添加1%酵母培養(yǎng)物,提高羔羊?qū)Υ诛暳系睦寐蔥68]。挑選裝有瘤胃瘺管的健康薩能山羊為研究對象,在其飼糧中添加2%的酵母培養(yǎng)物,可以降低亞急性瘤胃酸中毒概率[69]。此外,添加10 g/d的釀酒酵母可提高育肥湖羊后期的生長性能和機(jī)體的健康程度[70]。

4.4 在水產(chǎn)動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

釀酒酵母及其衍生物在水產(chǎn)動物的飼料中也能產(chǎn)生健康益處。Adeoye等[71]研究發(fā)現(xiàn),在非洲鯰魚飼料中添加3 g/kg的釀酒酵母,能對其生長發(fā)育起到促進(jìn)作用。Hassaan等[72]在羅非魚飼料中添加釀酒酵母15 g/kg,發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞和絨毛發(fā)生改變,釀酒酵母在其體內(nèi)產(chǎn)生酵母核苷酸,從而達(dá)到改善肝臟功能的目的,同時還可以促進(jìn)羅非魚肝臟和腸道的恢復(fù)。

釀酒酵母在動物飼糧中的應(yīng)用見表1。

表1 釀酒酵母在動物飼糧中的應(yīng)用

5 小 結(jié)

隨著畜牧業(yè)的不斷發(fā)展以及發(fā)酵技術(shù)的不斷提高,釀酒酵母在動物生產(chǎn)領(lǐng)域使用頻率越來越高。釀酒酵母通過基因編輯技術(shù)改造,得到許多優(yōu)勢高產(chǎn)菌株,但改造技術(shù)仍有許多需改進(jìn)的地方,例如,CRISPR/Cas系統(tǒng)存在sgRNA效率不穩(wěn)定[80]、CRISPR基因編輯技術(shù)脫靶概率很高和多編輯效率低[81-82]等問題,阻礙酵母改造的發(fā)展。近些年,合成生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和國內(nèi)養(yǎng)殖業(yè)蛋白質(zhì)飼料資源短缺,微生物飼料蛋白質(zhì)成為生物工程制造研發(fā)的重點領(lǐng)域。未來合成生物學(xué)和基因編輯技術(shù)的結(jié)合將在釀酒酵母改造方面研究的越來越深入,使釀酒酵母改造變得更快捷、高效,能更加有效地生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)品,實現(xiàn)畜牧業(yè)持續(xù)健康綠色的發(fā)展。