单细胞红藻作为经典模式微藻，在mRNA剪接机制、环境应激适应、藻类生物技术研发等领域具备极高的科研价值与应用潜力，是微藻基因功能研究、种质创新的核心研究藻种。但长期以来，该藻种可用的筛选标记数量极为有限，极大制约了其基因编辑、功能验证、多基因改造的实验效率，成为限制红藻基因工程育种、高端生物技术产业化应用的关键技术短板，阻碍了微藻精准育种与功能改良产业的发展。
针对这一产业技术痛点，本次研究成功引入sul1基因，建立了一套适用于单细胞红藻的全新SUL筛选标记体系，为微藻基因工程技术体系补齐关键短板。sul1基因可编码磺胺嘧啶耐受型二氢叶酸合成酶，此前已在植物、绿藻基因改造中成熟应用，具备稳定性强、筛选效率高、适配性广的优势。研究首先明确了单细胞红藻对磺胺嘧啶的敏感浓度，确定了精准有效的筛选条件，为后续转化实验奠定标准化基础。研究团队定制专属转化载体，通过天然定位肽实现目的基因的线粒体定向递送，并结合荧光标记实现转化过程可视化，大幅提升实验精准度与可控性。
实验结果证实，通过同源重组技术将载体整合至基因组中性位点后，转基因藻株可稳定表达荧光信号，磺胺嘧啶筛选体系能够高效富集阳性转化细胞，充分验证了SUL标记的稳定性与高效性。同时，研究利用全新SUL标记成功替换传统CAT标记，修复了藻株激酶基因突变导致的细胞异常表型，精准恢复基因功能，实现了旧标记回收与基因功能验证的双重突破，进一步证实该标记可高效应用于微藻关键调控基因的功能研究。
这项研究填补了单细胞红藻高效筛选标记的技术空白，丰富了微藻基因编辑的工具体系，有效突破了传统微藻基因改造标记单一、改造受限的技术瓶颈。不仅为红藻细胞周期调控、抗逆机制等基础研究提供了全新技术支撑，更完善了微藻精准育种、基因功能修饰的产业化技术框架，大幅提升了微藻种质改良、功能藻种定向培育的研发效率，为高端功能微藻的工业化选育、微藻生物技术产业化落地提供了重要的技术支撑，推动微藻产业向精准化、高端化、智能化育种方向升级。
原文链接：Beyond CAT, BSD, and URA: SUL, A novel selectable marker for Cyanidioschyzon merolae