微生物基因编辑服务
针对细菌、酵母、丝状真菌等微生物,提供 CRISPR/Cas 基因编辑服务:基因敲除、基因过表达、基因沉默、随机突变体文库构建与 ARTP 诱变育种,覆盖大肠杆菌、假单胞菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、链霉菌、鼠李糖乳杆菌、毕赤酵母、酿酒酵母、曲霉等常用菌株,支持工业菌株改造、功能基因研究和药物筛选。
微生物基因编辑服务
Microbial Gene Editing
针对细菌、酵母、丝状真菌等微生物,提供 CRISPR/Cas 基因编辑服务:基因敲除、基因过表达、基因沉默、随机突变体文库构建与 ARTP 诱变育种,覆盖大肠杆菌、假单胞菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、链霉菌、鼠李糖乳杆菌、毕赤酵母、酿酒酵母、曲霉等常用菌株,支持工业菌株改造、功能基因研究和药物筛选。
应用场景
交付内容
- 基因编辑策略与引物设计
- 编辑菌株与对照菌株
- 测序验证报告
- 抗菌评价数据
- 项目结题报告
技术平台
细分服务
微生物基因编辑
覆盖细菌、真菌与支原体的精准基因编辑,提供基因敲除、过表达与沉默等多种编辑策略,支持功能基因研究、工业菌株改造与合成生物学应用。
细菌基因敲除株构建
同源重组与 CRISPR/Cas9 双技术路线精准敲除
细菌基因敲除是功能基因研究的核心手段。以同源重组(如 λRed 重组系统)与 CRISPR/Cas9 基因编辑为主力技术,将目标基因上下游同源臂与筛选标记构建至载体后导入宿主菌,实现目标基因的替换或删除;CRISPR/Cas9 体系通过定点切割实现高效无痕编辑,适配不同遗传背景的菌株。

应用方向
- 基因功能验证
- 代谢通路解析
- 毒力与耐药机制研究
- 工业菌株性状改良
可承接菌株
| 菌株类别 | 代表菌株 |
|---|---|
| 革兰氏阴性菌 | 假单胞菌(含嗜根假单胞菌)、肺炎克雷伯菌、沙门氏菌、肠杆菌、幽门螺杆菌、鲍曼不动杆菌、脆弱拟杆菌及大部分革兰氏阴性菌 |
| 革兰氏阳性菌 | 链球菌、乳酸菌(含鼠李糖乳杆菌)、金黄色葡萄球菌、芽孢杆菌(含枯草芽孢杆菌)、链霉菌、谷氨酸棒状杆菌、具核梭杆菌、牙龈卟啉单胞菌等 |
| 其他 | 未列菌株可定制,欢迎具体咨询 |
主流敲除技术路线对比
| 技术路线 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|
| λ-Red/RecET 同源重组 | PCR 产物一步重组,同源臂仅需 36–50 nt,技术成熟;需后续消除筛选标记 | 大肠杆菌及近缘肠杆菌的快速敲除 |
| 自杀质粒 + 反筛选 | 两次同源交换实现完全无痕编辑,不依赖重组酶;流程相对较长 | 革兰氏阳性/阴性菌通用,非模式菌首选 |
| CRISPR/Cas9 切割反选 | 利用细菌双链断裂致死特性反向筛选重组子,效率高、周期短,可多轮迭代无痕编辑 | 已建立转化体系的模式菌与工业菌 |
| CRISPR/Cas12a | 识别 T-rich PAM,蛋白毒性低于 Cas9,适合多重编辑 | SpCas9 毒性过强的菌株(如谷氨酸棒状杆菌) |
| 碱基编辑(CBE/ABE) | 不切割 DNA,直接引入点突变或提前终止密码子实现基因失活 | 必需基因、多拷贝元件的无切割失活 |
路线选择依据菌株遗传背景、转化效率与编辑目标综合评估;各路线效率因菌株与体系而异,方案设计阶段提供具体评估。
常见问题(2)
基因敲除不成功时通常如何排查?
主要排查同源臂长度与同源性、重组系统与宿主菌的适配性、转化效率及筛选标记的可用性,我们会在方案设计阶段结合菌株遗传背景选择最优路线。
目标基因是必需基因、直接敲除致死怎么办?
可选择条件性敲除、基因沉默(RNAi)或弱化启动子等替代策略,也可构建敲除-回补体系用于功能验证。
细菌过表达株构建
游离质粒 / 随机整合 / 定点整合三种策略可选
根据外源基因与细菌基因组的位置关系,提供三种过表达方案:游离质粒表达,构建简便、表达调控灵活,适合短期表达与快速功能验证;转座子随机整合,外源基因稳定整合至基因组、避免质粒丢失,适合长期稳定表达;同源重组/基因编辑定点整合,精准插入特定基因组位点,实现表达位置与微环境的精确控制。
应用方向
- 重组蛋白表达与纯化
- 底盘菌株(细胞工厂)构建
- 工业酶规模化表达
- 抗菌肽制备
- 活体示踪(荧光标记菌株)
三种过表达策略对比
| 策略 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|
| 游离质粒过表达 | 独立复制子自主复制,构建简便、表达灵活,属不稳定遗传 | 短期表达研究、快速功能验证 |
| 随机整合过表达 | 转座子系统随机稳定整合至基因组,规避质粒丢失 | 长期稳定表达、基因功能深度研究 |
| 定点整合过表达 | 同源重组/基因编辑精准插入特定位置,对宿主基因组影响小 | 精确基因调控研究、复杂功能解析 |
常用表达与调控系统选型
| 系统 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|
| pET/T7 系统 | 最强表达系统,目标蛋白可占细胞总蛋白一半以上;"全或无"特性较强 | 重组蛋白大量制备 |
| pBAD/阿拉伯糖系统 | 诱导/抑制比高(文献报道可达 1,200 倍,tac 启动子约 50 倍),表达量随诱导物浓度连续可调 | 精细调控、必需基因表型研究 |
| tac/trc/lacUV5 系统 | IPTG 诱导,操作简便,本底泄漏相对较高 | 常规过表达 |
| CRISPRi 转录抑制 | dCas9 靶向阻断转录,不修改基因组、可逆、可多重 | 必需基因敲低、条件性抑制、代谢流调控 |
诱导比等参数源自公开文献(Guzman et al., 1995;Qi et al., 2013),具体数值因宿主与载体背景而异。
常见问题(2)
如何选择过表达策略?
短期验证选游离质粒方案;需要长期稳定遗传选随机整合;对表达位置与调控有精确要求的场景选定点整合。可结合菌株特性与实验目标定制。
CRISPRi 与基因敲除如何选择?
CRISPRi 不修改基因组、可逆可调,适合必需基因功能研究与"部分抑制"表型;需要完全消除基因功能时选择敲除。两者也可组合用于代谢通路的多点调控。
真菌基因敲除株构建
覆盖酵母型、丝状与大型真菌的敲除体系
真菌在工业发酵、医药研发与农业领域扮演关键角色,多数模式真菌已完成全基因组测序,功能基因解析需求旺盛。提供同源重组与 CRISPR/Cas9 两条敲除路线:同源重组利用真菌自身 DNA 修复机制实现目标基因替换;CRISPR/Cas9 系统实现定点高效编辑,针对不同真菌的遗传背景量身定制最优策略。
应用方向
- 病原真菌致病机制研究
- 工业发酵菌株改良
- 次级代谢产物研究
- 生长发育与调控网络解析
可承接菌株
| 分类 | 真菌名称 |
|---|---|
| 酵母型真菌 | 毕赤酵母、酿酒酵母、白念珠菌、隐球菌、阿萨希毛孢子菌、马尔尼菲蓝状菌 |
| 丝状真菌 | 曲霉属、青霉属、镰刀菌、植物炭疽菌 |
| 大型真菌 | 香菇、双孢蘑菇、金针菇 |
| 其他 | 未列真菌可定制,欢迎具体咨询 |
常见问题(3)
丝状真菌的转化方式有哪些?
常用根癌农杆菌介导转化、PEG 介导原生质体转化与电转化等,具体方法根据菌株细胞壁结构、遗传背景与转化效率综合选定。
丝状真菌同源重组效率低如何解决?
可敲除 ku70/ku80 等 NHEJ 关键基因构建高同源重组受体株,配合延长同源臂(1–2 kb)、CRISPR/Cas9 协同切割等策略提升阳性率;原生质体制备质量(产量、再生率)是转化成败的前提,方案按菌种逐一优化。
敲除株的交付与验证标准是什么?
交付不少于 3 个独立转化子,经多对引物 PCR 与测序双重验证;多核真菌经单孢子分离或菌丝尖端连续传代纯化为同核体;建议传代培养后复检基因型稳定性。
真菌过表达与荧光标记株构建
高效分泌表达与真核修饰,电转/农杆菌介导转化
相较于原核表达系统,真菌具备分泌蛋白高效表达与糖基化等翻译后修饰能力,可生产具有生物活性的真核蛋白。采用电转化、根癌农杆菌介导转化等多种方法,提供定制化真菌过表达株与荧光标记株构建服务,助力菌株性状定向改良与重组蛋白表达体系优化。
应用方向
- 重组药用蛋白生产
- 酶制剂开发与优化
- 代谢产物产量提升
- 蛋白亚细胞定位与互作研究
真菌表达系统选型
| 类型 | 特点 | 代表系统 |
|---|---|---|
| 游离型表达 | 自主复制质粒,拷贝数高、构建快,遗传稳定性依赖选择压力 | 2 μm / ARS 质粒(酵母) |
| 整合型表达 | 定点整合至基因组中性位点,遗传稳定,适合发酵生产 | rDNA、HIS3、TRP1 等位点整合 |
| 诱导型表达 | 诱导物控制表达开关,便于调控表达时序与水平 | AOX1(毕赤酵母)、GAL1(酿酒酵母)、glaA(丝状真菌) |
常见问题(1)
过表达株如何验证表达水平?
按项目需求提供 RT-qPCR、Western blot 或荧光检测报告,交付含阳性克隆甘油菌与完整实验记录。
真菌基因沉默株构建
RNAi 技术构建稳定遗传的基因沉默株
当真菌缺乏 CRISPR/Cas9 编辑体系、同源重组效率低难以构建敲除株,或靶基因为生长必需基因、直接敲除致死的场景下,RNA 干扰(RNAi)基因沉默是理想的替代方案。采用根癌农杆菌介导转化结合正反双向启动子载体,在多种真菌中构建具有稳定遗传特性的基因沉默株。

应用方向
- 必需基因功能解析
- 生长发育调控研究
- 代谢途径阻断验证
- 致病基因功能研究
常见问题(2)
什么时候选择基因沉默而非敲除?
当菌株缺乏有效敲除体系、同源重组效率过低,或靶基因是必需基因(敲除致死)时,基因沉默可实现部分抑制基因表达,是功能研究的替代方案。
所有真菌都能用 RNAi 沉默吗?
不是。部分真菌缺乏完整的 RNAi 通路,需先确认 dicer/argonaute 同源基因;且 RNAi 为敲低而非敲除,通常保留一定残余表达,方案设计阶段会先评估目标菌株的适用性。
支原体基因操作
Tn4001 转座子 + pMT85 载体的支原体编辑体系
支原体缺乏细胞壁且多营寄生生活,常规遗传操作体系极为有限,目前仅 Tn4001 等少数转座子可高效转化多种支原体。以 pMT85 质粒为基础载体,提供支原体过表达株构建与转座子突变体文库构建服务,并承担突变株转座子整合位点鉴定工作。
应用方向
- 支原体基因功能研究
- 致病机制解析
- 疫苗与药物靶点发现
- 宿主互作研究
常见问题(1)
支原体为何难以直接基因敲除?
支原体基因组小、重组效率极低,缺乏有效的同源重组体系,目前主要通过转座子插入失活或过表达实现基因操作。
突变体文库
提供从点突变到全基因组插入的完整文库解决方案:易错 PCR 与 ARTP 等离子体诱变构建随机突变文库,转座子与 T-DNA 技术构建插入突变体文库,结合 Tn-Seq 高通量测序与插入位点鉴定,支撑定向进化育种与功能基因系统筛选。
易错 PCR 随机突变文库
定向进化的经典点突变文库方案
易错 PCR(epPCR)利用低保真 DNA 聚合酶在非标准反应条件下扩增,将随机点突变引入目标基因,是酶改造与定向进化中应用最广的随机突变手段。通过 Mn²⁺ 浓度、失衡 dNTP 比例与循环数等参数组合精确控制突变频率,并按文库覆盖度公式(N = ln(1−P)/ln(1−1/L))设计克隆规模,保证文库多样性满足筛选需求。
应用方向
- 酶活性/稳定性/底物特异性改造
- 启动子与调控元件优化
- 抗逆性状筛选
- 定向进化文库构建
常见问题(2)
突变率是不是越高越好?
不是。过高突变率会产生大量失活克隆,定向进化的经验法则为每基因 1–3 个氨基酸替换;我们会根据目标基因长度与筛选通量设计最优突变率。
文库需要多大规模?
按覆盖度公式测算:以 95% 概率覆盖单位点饱和突变(NNK,32 种密码子)约需 94 个克隆;多位点或更高覆盖要求时规模相应放大,方案设计阶段给出具体测算。
ARTP 等离子体诱变育种
常压室温等离子体全基因组随机诱变
ARTP(常压室温等离子体)利用射频大气压辉光放电产生的活性粒子造成基因组广泛损伤,触发低保真 SOS 修复,在全基因组范围高频引入 SNP、插入与缺失突变。相较紫外与化学诱变(EMS/NTG),ARTP 无需真空系统、常压室温操作、无强致癌物残留、处理时间短,且突变谱更广、突变体遗传稳定性好,已在细菌、放线菌、真菌、酵母、微藻等数十种微生物的育种中成功应用(文献综述)。
应用方向
- 工业菌株高产选育(产酶/产酸/次级代谢产物)
- 耐逆菌株筛选(耐酸/耐盐/耐温)
- 益生菌与发酵菌株改良
- 与其他文库技术联用的组合育种
常见问题(1)
ARTP 处理剂量如何确定?
遵循"高致死、高突变"的经验规律,先测定致死率-处理时间曲线,通常选择致死率 60%–99% 的窗口进行筛选;不同菌种的最优区间差异较大,需逐一预实验确定。
细菌转座子突变体文库构建
Himar1 / Tn5 / Tn4351 转座子随机插入文库
转座子是一类可自主位移并随机插入宿主基因组的移动遗传因子,插入突变可直接破坏基因功能,是细菌功能基因组学研究的有力工具。自主改进多类转座子工具质粒(Himar1/Tn5/Tn4351 等),提供高质量细菌转座子随机插入突变体文库构建服务,配套自有 cubes-seq 技术快速鉴定转座片段整合位点。

应用方向
- 功能基因系统筛选
- 必需基因鉴定
- 毒力与耐药相关基因发现
- 代谢与适应性研究
可承接菌株
| 菌株类别 | 代表菌株 |
|---|---|
| 革兰氏阴性菌 | 假单胞菌(含嗜根假单胞菌)、肺炎克雷伯菌、沙门氏菌、肠杆菌、幽门螺杆菌、鲍曼不动杆菌、脆弱拟杆菌等 |
| 革兰氏阳性菌 | 链球菌、乳酸菌(含鼠李糖乳杆菌)、金黄色葡萄球菌、芽孢杆菌(含枯草芽孢杆菌)、链霉菌、谷氨酸棒状杆菌、具核梭杆菌、牙龈卟啉单胞菌等 |
| 其他 | 未列细菌可定制文库,欢迎具体咨询 |
常见问题(1)
如何评估突变体文库的覆盖度与质量?
通过转座子插入位点鉴定统计插入密度与基因组覆盖度,结合插入位点均一性评估文库质量,确保满足全基因组筛选需求。
真菌 T-DNA 突变体文库构建
农杆菌介导 T-DNA 随机插入全基因组
借助农杆菌将携带筛选标记的 T-DNA 随机整合至真菌基因组,构建覆盖全基因组的插入突变体文库。流程包括 T-DNA 载体构建(左右边界与筛选标记)、真菌转化(农杆菌介导/PEG/电转)、转化子筛选与 PCR/Southern 杂交鉴定、文库建立四个阶段。
应用方向
- 基因功能研究
- 代谢途径解析
- 优良性状突变体筛选
- 病原真菌致病机制研究
常见问题(2)
T-DNA 插入的随机性如何保证?
通过大规模独立转化子与 Southern/侧翼序列分析评估插入位点分布,确保文库在基因组水平上具有足够随机性与覆盖度。
T-DNA 法有哪些局限,大规模建库有替代方案吗?
T-DNA 单次转化通量有限,且存在插入偏好与多拷贝串联现象;针对大规模饱和建库需求,可评估诱导型转座系统、PiggyBac 转座子或 CRISPRi 池化文库等替代方案,按物种与研究目标定制。
支原体转座子突变体文库构建
支原体功能基因挖掘的关键技术
支原体缺乏有效的目标基因缺失突变构建方法,从转座子突变体文库中筛选目标基因插入失活株几乎是获得支原体基因敲除株的唯一手段。Tn4001 复合型转座子携带庆大霉素/卡那霉素/妥布霉素抗性基因,可高效转化多种支原体;文库既可用于表型相关功能基因挖掘,也可通过 PCR 直接锁定目标基因突变株。
应用方向
- 支原体必需基因鉴定
- 致病因子筛选
- 生长与代谢调控机制研究
- 基因-表型关联分析
常见问题(2)
支原体突变体文库与基因敲除的关系?
由于支原体无法直接构建缺失突变株,转座子文库中目标基因的插入失活株即相当于该基因的突变株,可替代敲除株用于功能研究。
支原体转座子如何选择?
Tn916 存在插入热点,不适合全基因组饱和建库;Tn4001 为 4.5 kb 复合转座子(携带庆大霉素/卡那霉素/妥布霉素抗性),其修饰版本(去除转座酶基因)插入后更稳定,是目前支原体建库的主流选择。
Tn-Seq 高通量测序
转座子插入位点高通量测序与全基因组筛选
Tn-Seq 将转座子随机诱变与高通量测序结合:构建插入突变体文库后,在特定条件(抗生素、特定碳源、环境压力等)下筛选培养,提取基因组 DNA 富集含插入位点的片段并测序,通过插入位点在基因组上的分布与丰度变化,系统推断基因功能及其对生长、代谢、环境适应性的贡献。
应用方向
- 必需基因与条件必需基因鉴定
- 代谢途径解析
- 环境适应性遗传基础
- 耐药与毒力基因发现
- 药物靶点筛选
实验流程
| 阶段 | 内容 |
|---|---|
| 文库构建 | 转座子载体导入微生物细胞,随机插入形成突变体文库 |
| 条件筛选 | 目标条件下培养,富集特定表型突变体 |
| 测序 | 提取 DNA、富集插入位点片段、高通量测序 |
| 数据分析 | 比对参考基因组、定位插入位点、基因富集与表型关联分析 |
常见问题(1)
Tn-Seq 与普通转座子文库的区别?
Tn-Seq 将文库构建与高通量测序结合,可在全基因组水平定量比较不同条件下转座子插入频率的变化,实现必需基因与条件必需基因的系统鉴定。
转座子插入位点鉴定
TAIL-PCR / 靶向测序 / 全基因组测序多方法鉴定
转座子插入位点的精确定位是突变体研究的关键环节。提供基于 PCR 与基于测序两大类鉴定方案:TAIL-PCR(热不对称交错 PCR)扩增插入位点侧翼序列后测序,适合单点快速鉴定;靶向 DNA 测序富集转座子-基因组连接片段,适合批量鉴定;全基因组测序结合专用分析工具(如 XTEA)实现高通量、高精度鉴定。
应用方向
- 突变体文库质控
- 目标基因插入失活株确认
- 基因标签克隆
- 基因组进化研究
抗菌评价
依据药典方法开展药物制剂抑菌效力评价与微生物检定,为药品研发、质量控制与抗菌药物筛选提供数据支持。
抑菌效力检查
药典法测定制剂抑菌活性,指导抑菌剂种类与浓度
抑菌效力检查法用于测定无菌及非无菌制剂的抑菌活性,指导药品研发阶段确定制剂中抑菌剂的种类与浓度,防止微生物污染繁殖导致药物变质。试验涵盖培养基制备与适用性检查、试验菌新鲜培养物与菌悬液制备、供试品原包装接种(10⁵~10⁶ cfu/g 或 ml)、按间隔时间取样测定存活菌数,并依据制剂类型按 A/B 标准评价抑菌效力。
应用方向
- 药物制剂抑菌剂效力评价
- 多剂量包装制剂配方研究
- 抑菌剂最低有效浓度确定
- 货架期抑菌效力稳定性验证
试验流程
| 阶段 | 内容 |
|---|---|
| 菌悬液制备 | 标准菌株培养,制成每 ml 约 10⁸ cfu 菌悬液(黑曲霉为孢子悬液) |
| 供试品接种 | 每容器接种一种试验菌,1g/1ml 供试品接种 10⁵~10⁶ cfu,接种体积不超过供试品体积 1% |
| 贮存 | 混合后于 20~25℃ 避光贮存 |
| 存活菌数测定 | 按规定间隔取样计数,试验菌回收率不低于 50%,换算 lg 值 |
| 结果判定 | 按制剂类型对照 A/B 标准评价抑菌效力 |
常见问题(2)
抑菌剂能否替代 GMP 管理?
不能。抑菌剂不是非无菌制剂降低微生物污染的唯一途径,也不能控制多剂量包装制剂灭菌前的生物负载,制剂中抑菌剂应为最低有效量,且浓度需低于对人体有害的水平。
结果判断中的 NI 是什么意思?
NI 指试验菌增加数量不超过 0.5 lg,是抑菌效力评价中对试验菌数量变化允许范围的判定指标。
微生物检定与鉴定
表型 + 基因型双通道微生物鉴定与溯源分析
提供药品原料、辅料、制药用水等检出微生物的鉴定服务:通过分离纯化、形态观察、染色镜检与生化反应(氧化酶、过氧化氢酶、凝固酶等)完成初筛与表型鉴定;基于核酸序列分析(16S rRNA、DNA 测序等)开展基因型鉴定,结果更可靠、不受培养条件影响;并支持污染菌溯源与同源性分析,为无菌试验阳性调查、环境监控异常提供证据链。
应用方向
- 药品微生物限度与无菌检查阳性菌鉴定
- 环境监控异常调查
- 生产环节污染溯源
- 抗菌物质效价测定
常见问题(1)
基因型与表型鉴定结果不一致怎么办?
两者反映的信息维度不同,表型鉴定易受培养条件影响,基因型鉴定基于遗传物质更稳定。鉴定结果有争议时以《伯杰氏系统细菌学手册》现行版为准,必要时采用多相分类学综合分析。
服务流程
四步标准化流程,确保项目高效推进
需求沟通
深入了解客户研究目标,明确服务类型、分析需求和交付标准
方案设计
根据需求定制最优实验方案和分析流程,提供报价与周期评估
执行交付
严格按SOP执行测序/分析/验证,全程质控,实时进度可查
结果分析
交付高质量数据与分析报告,提供结果解读与售后支持
技术优势
为什么选择富兰克林生物科技
多平台覆盖
整合Illumina、MGI、PacBio、Nanopore四大主流测序平台,满足不同应用场景需求
专业生信团队
核心团队具备10年以上生物信息学分析经验,熟悉各类公共数据库与分析流程
一站式服务
从组学测序、数据分析到下游验证与基因编辑,全链条覆盖,减少多供应商对接成本
数据安全保障
严格的数据加密与权限管理体系,签署保密协议,确保客户数据安全
常见问题
关于服务的常见疑问解答
