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合成生物学所面临的一项重要挑战是构建具有全新功能的生物系统。由于生物系统固有的复杂性，仅通过理性设计，通常难以使合成基因线路发挥出最优的功能。改造复杂的生物系统通常需要进行组合优化来达到目标。组合工程的兴起和发展为获得组合优化性状提供了有利条件，并大大促进了具有全新功能的生物系统的构建。本文展示了一种专门为质粒系统组合优化量身定制的高效组合技术——多元质粒工程（MIPE）。多元质粒工程（MIPE）以单链ssDNA介导的λ-red重组的方式来为质粒引入突变，此技术能实现多个位点的同时修改。文中还介绍了一种基于限制性内切的共筛选策略（RD CoS），共筛选策略与MIPE技术的结合大幅度提高了MIPE重组效率。我们用MIPE技术对核黄素代谢通路的五个基因的表达强度进行了组合优化，并在一周内成功分离核黄素产量提高到2.67倍的克隆。之后我们又用MIPE技术修改了分散于750bp rfp基因中的23个密码子，进一步证明了MIPE技术进化蛋白质的能力。MIPE技术具有能运用于合成生物学与代谢工程领域各种生物系统优化的潜力。