合成生物技术打造“叶绿体工厂”，利用光和二氧化碳生产高值产物

光合作用是地球上最重要的化学反应之一。

绿色植物利用光能把二氧化碳和水合成有机物并释放氧气，这个过程对于维持地球大气的碳一氧平衡具有重要意义，同时，也为地球上的生命直接或间接地提供了生存所需要的物质和能量。

植物细胞中的叶绿体是进行光合作用的关键。能否借助叶绿体通过光合作用来定向生产人们需要的化合物呢？答案是肯定的。

微型染色体：叶绿体转基因的新工具

2021年6月，法国生物技术公司Algentech总裁兼首席执行官Alexander Sorokin团队在Nature Plants发表了一篇题为“Replicatingminichromosomes as a new tool for plastid genome engineering”的论文。

复制微染色体作为质体基因组工程的新工具

研究人员开发出了一种在叶绿体中导入和表达转基因的新方法，与传统策略不同，该方法不需要将转基因插入叶绿体基因组。相反地，转基因作为一个物理上独立的实体被放大，称为“微型染色体”。扩增发生在存在辅助蛋白的情况下，该辅助蛋白通过识别转基因两侧的特定序列启动复制过程，导致转基因DNA以极高的水平积累。

重要的是，研究人员证明了这种扩增的转基因作为外源蛋白表达的模板，在植物发育过程中保持稳定，并通过母体传递给后代。这些发现表明，基于“微型染色体”的方法是叶绿体转基因表达和细胞器基因组工程的一个有潜力的工具。

这项研究证明了“微型染色体”可以作为植物中蛋白表达的模板，不仅缩短了筛选过程，而且减弱了转基因过程对蛋白表达的不利影响。更为关键的是，这一策略为至今为止无法进行细胞器修饰的生物体开发质体转化方法提供了参考，在合成生物学领域应用前景非常广泛。……