刺糖多孢菌基因组重排育种及快速筛选模型的研究的开题报告

刺糖多孢菌基因组重排育种及快速筛选模型的研究的开题报告一、选题背景和意义刺糖多孢菌(Glarealozoyensis)是一种有潜力用于制造许多生物活性天然产物的放线菌。在过去的几十年中，从刺糖多孢菌中分离并鉴定出了多种生物活性化合物，如莫西菌素(Mozamycin)、蛋白酪氨酸磷酸酶抑制剂(Tyrosinephosphataseinhibitors)等。因此，刺糖多孢菌的转化利用有着广泛的前景。然而，刺糖多孢菌的代谢产物的复杂性和产量的低下限制了其在产业化中的应用。一种可行的方式是利用基因组工程技术，包括基因组重排和新代谢产物的鉴定和产量的提高，来提高其天然产物的生产能力和稳定性。近年来，基因组重组技术在微生物工程和合成生物学领域得到了广泛应用。然而，刺糖多孢菌基因组重排育种和快速筛选模型的研究还是相对较少。因此，本研究旨在开发一种有效的基因组重排育种和快速筛选模型，以提高刺糖多孢菌的生产能力和加快其产业化应用进程。二、研究内容和方法本研究拟通过以下方法实现以上目标：1、利用代表性的刺糖多孢菌菌株的完整基因组序列作为模板进行基因组重排。2、利用CRISPR/Cas9、homologousrecombination、两者相结合等技术实现基因组重排。3、对新基因组进行生物信息学分析，比较重排前后的基因组大小、重排效率、基因副本数变化、功能基因分布等。4、建立一种高通量和高度自动化的筛选体系，用于评估重排株的生长速度、代谢产物多样性和产量。三、研究预期结果和意义1、完整的刺糖多孢菌基因组序列以及基因组重排育种方法将为后续刺糖多孢菌的快速育种和工业化生产提供基础技术支持。2、引入工业使用的代谢途径对刺糖多孢菌的基因组进行重排，进而提高天然代谢产物的合成能力和稳定性。3、基于高通量筛选体系的快速筛选方法将有助于寻找目标代谢产物的高效、低成本的生产菌株，推动其产业化发展。四、预期贡献与创新点1、提出一种刺糖多孢菌基因组重排育种方法和高通量筛选体系，为刺糖多孢菌生物工程的快速育种提供了新的思路和技术手段。2、分析重排基因组并比较其和完整基因组的差异，对不同代谢途径之间的相互关系和作用机制进行研究，促进了对刺糖多孢菌代谢途径和功能基因的深入理解。3、建立了一种高通量筛选体系，可以快速、高效地筛选出具有较高产量和较高生长速度的优良育种菌株，为刺糖多孢菌快速产业化提供技术支持和保障。五、进度安排1、第一年：基因组重排技术的开发及试验验证，包括基因组序列的获取、重排、鉴定、筛选等。2、第二年：筛选体系的建立及试验验证，包括菌株生长条件和产物产量的优化，高通量筛选体系的建立等。3、第三年：筛选体系的优化和应用，探索基因组重排在不同实验条件下的可行性和稳定性，评估育种效果和应用前景。六、参考文献1.Liu,X.,Li,S.,Chen,X.,Jiang,D.,andLiu,M.(2019).GenomeengineeringofStreptomycescollinusforenhancedproductionofnystatin.Metab.Eng.54,204–214.2.Zhang,D.,Zhang,X.,Wu,Y.,Dong,X.,andWang,X.(2017).Recentadvancesinsyntheticbiologyforengineeringbiology.Front.Microbiol.8,1015.3.Moody,M.J.,Gluck-Thaler,E.,Singh,R.,andBibb,M.(2018).AdvancinggenomemininginStreptomyces:annotatedcompletegenomesequencesoffourstrainsjustifyare-evaluationoftheirclassification.F1000Research7,136.4.Chen,J.,Wang,L.,Lu,M.,andYao,L.(2017).Genomeengineerin