粘着剑菌（Ensifer adhaerens）基因编辑服务

粘着剑菌（Ensifer adhaerens）基因编辑服务

1. 研究背景

粘着剑菌是一种具有独特附着能力与广谱代谢潜力的环境微生物，在农业、环境修复及合成生物学领域展现出重要的应用价值。该菌能够高效定殖于土壤颗粒、植物根系及生物膜界面，其强大的黏附特性与多样的底物降解能力使其在植物促生、重金属钝化及有机污染物降解方面发挥关键作用。近年来，随着对根际微生物组与生物修复机制的深入理解，粘着剑菌作为模式附着菌株，逐渐成为研究细菌—表面相互作用、群体感应及非模式菌株合成生物学改造的热点对象。

在此背景下，我们推出基于同源重组技术的粘着剑菌基因组编辑服务，可实现在不同菌株背景下的目标基因敲除、大片段缺失、点突变、基因整合（过表达）等操作，并提供阳性突变株交付。我们致力于为科研与农业生物技术领域提供高效、可靠的粘着剑菌基因工程解决方案。

2. 菌种特性与生物学背景

（1）革兰氏染色属性：粘着剑菌属于革兰氏阴性菌（Gram-negative），细胞壁结构典型，具有外膜与薄层肽聚糖层。

（2）物理与生理特征：菌体呈短杆状，具周生或亚极端鞭毛，运动能力较强。最显著的特征是其表面含有丰富的黏附蛋白与胞外多糖，使其能够牢固附着于多种非生物与生物表面，形成生物膜。该菌为好氧或兼性厌氧生长，最适生长温度为28–30℃，在贫营养条件下仍能保持代谢活性。

（3）生态与工业意义：粘着剑菌广泛分布于土壤、淡水及植物根际，具有降解芳烃类、农药及塑料添加剂等有机污染物的潜力，同时可产生铁载体、植物激素（如IAA）及ACC脱氨酶，促进植物生长并缓解逆境胁迫。在农业微生物制剂、土壤修复及生物膜调控领域具有明确的应用前景。

3. 同源重组基因编辑技术

同源重组法是一种基于生物体内源性DNA修复机制的基因编辑技术。它利用生物体自身的同源序列来指导外源DNA片段的插入，从而实现对目标基因的精确编辑。通过同源重组我们可以实现对目标基因的亚克隆、插入、敲除、替换、点突变等操作。

图1 同源重组可以对目标基因进行的诸多编辑方案

4. 核心应用领域

（1）环境生物修复：精准敲除芳香烃降解途径中的竞争性代谢分支基因（如邻苯二酚2，3-双加氧酶旁系同源物），减少有毒中间产物积累，提高对多环芳烃、农药及塑料增塑剂的降解效率。

（2）植物-微生物互作研究：在基因组安全位点（如 attTn7 位点）整合植物激素合成基因簇（如iaaM、ipdC）或荧光标记基因（如gfp、mCherry），构建可定殖于根际的促生工程菌，用于原位监测菌株定殖动态与激素分泌。

（3）生物膜与附着机制解析：通过精准点突变或小片段缺失，靶向修饰表面黏附蛋白编码基因（如adrA、eps基因簇）或环二鸟苷酸（c-di-GMP）代谢相关基因，阐明粘着剑菌在土壤颗粒及植物根表形成生物膜的分子调控网络。

（4）合成生物学底盘开发：利用同源重组或CRISPR/Cas9介导的多位点迭代编辑，系统敲除非必需代谢旁路及胞外多糖合成竞争基因，构建低黏附、高蛋白分泌能力的专性表达宿主，用于复杂天然产物异源合成或环境生物传感器开发。

5. 基因编辑项目介绍

5.1 核心服务包括：

（1）无标记基因敲除：利用同源重组基因编辑系统实现高效定点敲除。

（2）基因敲入：利用同源重组基因编辑系统实现基因组定点敲入。

（3）基因过表达：利用同源重组基因编辑系统实现基因组特定位点的基因过表达。

5.2 技术优势

（1）编辑效率高：利用同源重组技术，在抗性筛选条件下高效实现目的基因的敲除；

（2）靶向性强：同源重组技术可实现对目标位点的精准编辑；

（3）全程验证：提供从编辑方案设计、载体构建、细菌转化、筛选到最终基因型验证的一站式服务。

6. 交付标准

（1）靶位点PCR及DNA测序鉴定数据

（2）工程菌株甘油管2支

（3） mRNA转录水平数据（过表达）

（4）项目结题报告

7. 案例介绍

我们已成功为国内外多家顶尖高校、研究机构及生物技术公司提供服务，以下为部分示例：

案例：粘着剑菌基因组改造

项目内容：成功替换粘着剑菌基因组中的靶基因

图2 测序显示已将靶基因成功替换

8. 参考文献

[1] Zhao， YX.， et al. (2021). Biodegradation of flonicamid by Ensifer adhaerens CGMCC 6315 and enzymatic characterization of the nitrile hydratases involved. Microb Cell Fact.

[2]Mohammad Oves， et al. (2017). Ensifer adhaerens for heavy metal bioaccumulation， biosorption， and phosphate solubilization under metal stress condition. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers.

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