大肠杆菌属于革兰氏阴性菌，属于安全的重组菌类，因为其分子遗传学背景清楚，代谢可塑性强，异源蛋白表达效率高，且繁殖迅速、培养工艺简单成熟，容易实现高密度发酵等优点，长期以来是科学研究与工业生产的常用重组菌之一。大肠杆菌宿主菌应用较成熟的有：BL21系列、JM109系列、W3110系列和K802系列等，常用的启动子有Ptrp、Ppho、PL、PR、Plac等，质粒如pET、pBV220、pRK1、pRLK14等(1)。
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影响重组大肠杆菌稳定性的因素有重组策略，重组元件即宿主菌、载体质粒与外源基因。是在现有途径中做代谢流修改还是直接另起炉灶开辟新的代谢流，是重组策略；是将外源基因直接插入染色体还是采用载体质粒携带，是重组策略；是采用单一大质粒一次转入还是采用两个独立的小质粒分步转入，甚至基因间的不同排序与组合，也是重组策略；如何诱导表达也是重组策略。选用哪个已知的外源基因序列，选用哪个载体质粒，选用哪个宿主菌，是重组元件的选择。一般选用稀有密码子较少的，GC含量稍低的，表达的蛋白酶专一性合适的外源基因序列；一般选用具有合适拷贝数，合适启动子与终止子的载体质粒；一般选用适合酶的内外分泌，利于酶与起始物及中间体接触的，重组蛋白不易受大肠杆菌内源性蛋白酶降解的底盘作为宿主菌。重组策略与重组元件选择都属于分子级内容，这是重组大肠杆菌的根本。不同的重组结果得到表达的酶的活力、稳定性完全不同，这也就造就了重组菌不同的代谢效率与代谢稳定性。
影响重组大肠杆菌稳定性的因素还有发酵策略，发酵方式与培养控制条件。在发酵产物为小分子油性物质时，使用不能代谢的油性类似物作为萃取剂，加入发酵体系中萃取细胞内产物，降低重组菌细胞内产物积累，促使产物持续高强度合成属于发酵策略；指数生长期前后采用诱导剂启动诱导，或者是在产物积累后期采用升温转化，也属于发酵策略。是采用渗透提取的连续发酵还是采用分批（补料）发酵，是发酵方式的选择。发酵培养过程中的温度、pH、残糖，及种子量、基础培养基与补料控制属于培养控制条件范畴。一般温度过高，比生长速率较高，外源基因片段易变异，外源质粒异丢失，而温度过低呢，又影响前体的产生与体系整体能量的供给；一般低pH控制体系的乙酸浓度与铵离子浓度都相对较低，利于异源酶的表达与代谢活性，而pH过低呢又不利于多数酶促反应；一般地在发酵早期，低葡萄糖浓度条件下，乙酸可以再被利用，但过低的碳氮比又会影响代谢流，且更不利于带质粒重组菌的生长。种子量、基础培养基与补料等，通过培养过程中的比生长速率不同而影响重组大肠杆菌的稳定性，都需控制在合适范围内。
发酵时控制重组大肠杆菌不稳定性，重要的是对重组菌的一些选择策略。如首选将外源基因直接整合到宿主的染色体上，从根本上消除质粒不稳定性的重组菌进行放大；如选用在质粒载体中引入质粒丢失细胞的条件致死基因，可有效杀死质粒丢失的空载细胞的重组菌；选用在外源基因表达系统构建过程中引入可控的复制子和启动子，以减少减少由于重组分子大量扩增及目的产物过量表达对受体细胞正常代谢的干扰的重组菌等。
提高重组大肠杆菌的发酵水平，需要首先考虑并控制重组大肠杆菌的稳定性，在培养过程中通过控制诱导水平和细胞比生长速率而提升重组菌的稳定性。再通过提高重组菌生长OD和提高单位菌体生产强度来提高大肠杆菌的发酵水平(2)，这也是合成生物学菌株改造后筛菌选菌的表观指标。即在选菌之初就选择OD生长较高的、单位菌体生产强度较大、稳定性较好的重组菌株。再改善影响条件和优化发酵工艺后提高重组大肠杆菌的发酵产出。
参考文献：
1. <重组大肠杆菌发酵表达及代谢调控研究进展.pdf>.
2. <基因工程重组大肠杆菌发酵生物量产出的影响因素评估.pdf>.
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