设计和构建一个合成型的酵母基因组是对当前酵母领域知识的综合性和准确性的直接检验。合成酵母基因组国际计划（Sc2.0）旨在构建一个全设计型的、全合成型的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）基因组。合成型酵母基因组的设计原则为增加基因组的稳定性和遗传操作灵活性，同时携带合成型基因组的酵母细胞的生长状态应接近野生型。基因组重排系统（SCRaMbLE－loxP介导的合成型染色体重排技术）是合成型酵母基因组特有的一种基因组重构的技术，是由成百上千的对称型的loxPsym位点策略性布局而成。
　　本论文全化学合成了设计长度为 707,459 个碱基对的酿酒酵母十号染色体（synX）。本论文还开发了一种命名为混菌PCR标签定位（pooled PCRTag mapping［PoPM］）的高通量定位策略用于高效识别合成型染色体组装过程中出现的生长缺陷靶点（bug）。在合成酵母十号染色体的过程中，利用PoPM技术识别并修正了一些生长缺陷靶点，包括一个生长缺陷靶点被定位到必需基因 FIP1的开放阅读框内同义突变的特异性 PCR 标签；另一个生长缺陷靶点被定位到一个loxPsym位点的插入，该序列影响了下游关键基因ATP2的正常转录。另外，利用减数分裂链交换技术本论文将组装合成型染色体时出现的大片段重复和重排结构成功修复。排除缺陷靶点之后的合成型酵母十号染色体菌株在测试的各种培养条件包括高灵敏度的竞争生长实验都展示了与野生型很相似的生长状态。
　　通过合成型酵母单倍体菌株与野生型单倍体菌株交配，本论文构建了一个杂合二倍体菌株库。实验结果显示杂合二倍体菌株与单倍体合成型酵母相比，对基因组重排系统有更好的鲁棒性。以两个特别的酵母菌株为例，揭示了杂合二倍体基因组重排系统可以通过杂交的方式被成功应用于背景各异的酵母菌株，并且可以获得工业相关的优势表型，与此同时也可能获得新的生物学知识。
　　本论文还开发了一种体外基因重排的系统（in vitroSCRaMbLE）。这个系统的基本原理是由纯化的Cre重组酶作用于多loxPsym位点编码的DNA。本论文展示了自上而下和自下而上两种利用体外基因重排系统的策略。利用在酵母体内引入 β-胡萝卜素代谢通路作为一个例子，揭示了这两种策略可以用于代谢通路的改造和优化。我们的结果表明体外基因重排系统是一种特别的、高效的、简便的构建DNA文库的技术。