工业微生物细胞生理耐受性的改造对生物炼制和生物经济的发展有着重要意义。进化工程是改造以微生物细胞生理耐受性为代表的各种复杂生理表型的主要策略和手段。尽管进化工程新技术、新方法的开发已经取得了巨大的进展和成果，但是现行各种手段仍然存在着进化效率低、对人工介入依赖性强、过程连续性差等问题。高效的微生物菌种改造需要能够高效、连续自动化的进行优良菌株选育的进化工程新技术。本文针对现阶段进化工程技术低效、不连续的问题，从基因组复制稳定性和精确性的扰动入手，优化了对细胞超突变状态构建、控制和应用的策略和方法，在模式微生物大肠杆菌和重要的工业微生物丙酮丁醇梭菌中开发了多种进化工程新策略和新技术。　　首先，针对原有进化工程技术普遍采用的“先突变，再筛选”的设计原则，提出了“边突变，边筛选”的新设计原则，以此为指导开发了“基因组复制工程辅助的连续进化”(Genome replication engineering assisted continuous evolution，GREACE)技术，通过对基因组复制校正机制的扰动，建立胞内连续诱变机制，在持续存在并不断增强的筛选压力下培养该细胞，即可实现突变-筛选两个过程的耦合，从而使高效连续的菌株进化成为可能。通过快速进化Escherichia coli细胞卡那霉素耐受性，我们验证了GREACE技术的概念和可行性，内在机制分析表明E.coli细胞通过富集校正活性降低的保真元件突变体来提高自身的基因组复制突变率，从而获得进化与适应优势。应用GREACE技术我们成功的提高了E.coli细胞的丁醇耐受性和乙酸耐受性，证明该方法具有很强的应用潜力。在GREACE应用过程中，我们还发现微生物细胞对不同环境的适应、不同表型的获取过程中偏好于富集不同类型的保真元件突变体，尤其是赋予宿主不同基因组复制突变强度的突变体。　　进而，我们应用GREACE技术进化提高了E.coli田胞的耐热性，并将其与全局转录机器工程、我们新提出的GroESL工程两种策略在改造E coli耐热性的效果进行了比较。比较结果表明在本研究中GREACE最为有效，应用GREACE技术获得的HR50菌株在高温条件下表现出明显增强的耐受性和生长能力。此外，通过引入嗜极/耐极细菌的GroESL系统也能有效的提高E.coli细胞的耐热性。　　最后，根据进化工程应用过程中对超突变系统人工构建和调控的需要，我们提出了一种构建人工可控超突变细胞的新策略。通过将天然的基因组复制保真系统表达控制体系替换为人工控制体系，我们成功构建了丙酮丁醇梭菌Clostridiumacetobutylicum的可控超突变系统。Cacetobutylicum SMB009中，染色体mutS/L系统被敲除后细胞的基因组复制突变率提高了250倍;将mutS/L操纵子置于外源质粒上，并由脱水四环素aTc诱导型启动子控制表达，即可建立起对C.acetobutylicum细胞基因组突变率的人工控制。通过aTc浓度的调节，我们可以方便快捷的实现C.acetobutylicum细胞基因组复制突变率在三个数量级范围内的调节。该系统在超突变的状态下表现出明显增强的丁醇耐受性，展现了在进化工程中的应用潜力。