综述：关于工程乳酸菌的全面综述：新兴的遗传工具与合成生物学策略

《Biotechnology and Applied Biochemistry》：A Comprehensive Review on Engineering Lactic Acid Bacteria: Emerging Genetic Tools and Synthetic Biology Strategies

乳酸菌在食品、医药和环保领域的应用潜力与其代谢多样性密切相关，本文综述了通过基因编辑和合成生物学手段提升其功能性的最新进展。重点分析了乳酸杆菌和乳球菌的基因组特征，探讨了电穿孔、接合和CRISPR-Cas系统等基因工程技术的应用，以及遗传电路、核糖开关和生物传感器等合成生物学策略在优化益生菌递送、生物修复及农业增强中的创新路径。讨论了代谢负担、质粒不稳定性等技术挑战及伦理安全考量，指出基因组规模工程与CRISPR技术的结合有望突破现有瓶颈，为开发抗逆性更强、功能更精准的工程乳酸菌奠定基础。

　　

摘要

乳酸菌（LAB）由于其代谢多样性和益生菌潜力，在食品、制药和环境应用中发挥着关键作用。本文综述了通过基因工程和合成生物学策略增强乳酸菌功能的进展。我们研究了关键乳酸菌物种（如乳杆菌和乳球菌）的基因组结构，强调了它们的天然遗传特性和代谢限制。新兴的遗传工具，包括电穿孔、接合和CRISPR-Cas系统，彻底改变了乳酸菌的改造方式，实现了精确的基因编辑和表达控制。合成生物学方法，如基因电路、核糖开关和生物传感器的开发，为优化乳酸菌在功能性食品、黏膜治疗和工业生物技术中的应用提供了新的途径。我们讨论了乳酸菌在益生菌递送、生物修复和农业改良中的应用，强调了它们在产生生物活性代谢物和对抗病原体方面的作用。同时，也探讨了包括质粒不稳定性、代谢负担和监管障碍在内的挑战，以及转基因乳酸菌所涉及的社会伦理问题。基因组规模工程与基于CRISPR技术的结合有望克服这些障碍，为开发具有更强抗逆性和定制功能的下一代乳酸菌铺平道路。本文综合了当前的研究成果和未来发展方向，突显了工程化乳酸菌在应对全球健康、环境和工业需求方面的变革潜力，同时考虑了生物安全性和公众认知方面的挑战。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本文中讨论的所有数据和材料均可在引用的参考文献中公开获取。在撰写本手稿过程中未生成新的数据集。