用于生态系统修复的合成水平基因转移技术

《Biology Direct》：Synthetic horizontal gene transfer for ecosystem restoration

　　

摘要

随着全球变暖的持续影响，恢复濒危生态系统已成为一项紧迫的任务。在过去的十年中，多项研究提出可以利用合成生物学作为工具，通过提升生态系统的功能来保护这些生物多样性丰富的群落。一个典型的例子是干旱地区的土壤微生物群落，其中某些物种具备增强水分保持能力，这有助于防止生态系统出现突然退化。然而，如何有效运用功能性合成构造并将其影响扩展到整个群落层面，仍是一个未解之谜。最近的实验研究设计了能够在不同土壤微生物群落之间水平转移的重组基因质粒。在此，我们探讨了在生态复合体模型中合成水平基因转移的影响。我们构建了一个消费者-资源模型，其中各种物种可以共享一种经过工程改造的质粒，从而减少资源损失，进而将多物种动态与基因传播紧密结合起来。通过研究，我们确定了多种参数以及最佳的基因转移条件，在这些条件下，该干预措施既能提升生物多样性和生物量，又能控制基因传播及工程化生物的扩散。我们的工作为理解多物种生态群落中工程化质粒转移的机制与可能性奠定了初步基础。