近日，上海师范大学生命科学学院芦银华研究员团队在《中国科学：生命科学》英文版发表重要研究成果，首次在非模式工业放线菌中建立了一种基于内源I-B型CRISPR/Cas系统的高效基因组编辑工具，解决了工业放线菌刺糖多孢菌（Saccharopolyspora spinosa）长期面临的遗传操作难题，也为其他难以改造的工业微生物提供了新思路。
刺糖多孢菌是生产绿色生物农药多杀菌素的重要工业菌株。多杀菌素具有高效、广谱的杀虫活性，且哺乳动物细胞毒性低、安全性高，是一种“环境友好型”杀虫剂。然而，刺糖多孢菌转化效率低、遗传工具匮乏，导致其代谢工程改造困难重重，产能瓶颈难以解决。依赖外源CRISPR/Cas9系统的基因组编辑技术虽然已在诸多物种取得突破，但针对工业微生物，依然面临转化效率低、宿主毒性强等问题，难以广泛应用。研究团队另辟蹊径，巧用细菌“原生剪刀”——内源I-B型CRISPR/Cas系统，通过生物信息学分析和实验验证，确定了该系统识别的PAM序列（基因切割的“定位信号”）。通过重编程靶向自身基因组的微型CRISPR阵列，建立新型编辑工具，成功实现高效的基因敲除。该方法无需导入外源Cas蛋白，编辑质粒更小、毒性更低。
另外，刺糖多孢菌具有多种RM防御系统，如同“分子守卫”般切割外来DNA，导致质粒转化效率极低。研究团队利用新开发的基因敲除工具，逐一敲除关键RM系统，得到一株转化效率显著提高的工程菌株，这为后续的遗传操作扫清了障碍。在此基础上，实现了荧光报告基因mCherry的高效插入，以及长达75kb的多杀菌素生物合成基因簇的成功敲除。这些结果显示该工具针对单基因以及基因簇强大的编辑能力，为刺糖多孢菌高产育种提供了必要的技术支撑。
