体内基因重组（gene recombination in vivo）包括少数或者个别基因的重组，主要通过接合、转导、转化等方法进行；也包括整个染色体的重组，主要途径是原生质融合。图4-7所示为各种体内基因重组的示意图。

图4-7 各种体内基因重组示意图

1.接合

质粒是一种除染色体外的DNA片段，带有某些遗传信息，能整合到染色体DNA中，也能脱离染色体独立存在，独立进行复制，还可通过细胞间的接触由一个细胞转移到另一细胞——在这种情况下供体细胞仍保留“原来”的质粒，而受体细胞则增加一个质粒。有趣的是，有些质粒在脱离染色体时，还能将染色体的部分基因带走转移到另一细胞，改变受体细胞的基因组成。

2.噬菌体转导

噬菌体有烈性噬菌体和温和性噬菌体之分。烈性噬菌体，如T_偶数噬菌体，它们感染细菌后能导致细菌解体破裂。温和性噬菌体，如λ、ϕ80等，它们感染细菌后不引起细胞破裂，而是进行“溶源化”（lysogenization）——噬菌体的基因直接掺入到细菌的染色体中，与寄主的染色体基因连接，并伴随染色体基因进行协同复制，但不形成成熟的噬菌体，而是以一种“原噬菌体”（prophage）的形式潜伏下来。带有原噬菌体的细菌被称为溶源化细菌。原噬菌体在一定条件如紫外线照射下，也可被诱发烈性化，脱离染色体不再进行协同复制，而形成成熟的噬菌体，导致细菌破裂；然后再感染新的细菌，或溶源化，或导致细胞破裂。与接合相似，原噬菌体脱离染色体时，也可能带走部分染色体基因。当再度感染细菌时，就会使相应的基因从一个菌株转导到另一个菌株。噬菌体的转导又分为限制性转导和普遍性转导。限制性转导的噬菌体插入染色体中的位置是一定的，例如，λ-噬菌体插入大肠杆菌K-12染色体中时，它的位置就在乳糖代谢有关酶的基因旁边，能转导这些酶的基因。普遍性转导就是噬菌体能转导许多不同位点的基因。限制性转导多造成杂基因子，而普遍性转导则可导致重组体出现。转导反复进行，可使相应的基因拷贝数目增加，从而提高酶的产量。现在已经可以得到能携带大肠杆菌染色体上任何基因的转导噬菌体。

3.转化(www.daowen.com)

某些细菌，例如枯草芽孢杆菌，能从培养基中吸收外源DNA片段，如果这些DNA片段和细菌DNA有高度同源性，两者间就可能发生重组，从而改变受体的遗传性状，这种现象称为“转化”（transformation）。DNA间的同源性越高，形成的转化子一般也越稳定。

根据已有报道，在体内基因重组方法中，转化可能是提高酶产量最为有效的一种方法。这种方法在α-淀粉酶产酶菌株的选育中获得了显著的成功。以枯草杆菌为例，野生型菌株Marberg的淀粉酶基因在处于调节基因amyR1的控制下时，酶产量为10U/mL；通过转化分别导入高产突变株的调节基因amyR3和与分泌有关的基因pap后，得到的菌株淀粉酶产量分别为野生型的5倍和3倍；而引入pap基因的菌株，其蛋白酶的产量也为野生型的3倍；如果通过转化将这两个基因导入同一菌株，那么产生的效果将不是简单的相加，而接近相乘——提高产量约14倍。通过转化将各种突变基因组合起来，最后得到的转化菌株的淀粉酶产量甚至可达到原始菌株的1500倍，即15000U/mL。

接合、转导和转化实际上都是一种基因转移过程，如果将基因突变和基因转移结合起来，那么不仅可以获得大量的新菌株，而且也可能使目标酶的产量大幅度提高。

4.原生质融合

从技术本身而言，基因突变和基因转移都能构建出高产菌株，但并非对所有生物都行之有效，因此又发展了原生质融合技术（protoplast fusion）。这是一种将异种细胞染色体相互融合形成新的杂种细胞的技术。和动物细胞不同，微生物细胞和植物细胞具有细胞壁，因此必须先用相应的酶处理，使之形成裸露的原生质体，然后在聚乙二醇和Ca²⁺等存在的条件下进行融合。融合后，如果两个染色体有高的同源性，那么将发生基因重组；有时甚至可将多种来源的染色体或基因进行重组。由于是两个或多个完整的基因组汇在一起，因而重组的频率很高，提高的潜力很大。原生质还可以和脂质体进行融合，从而有效地导入大分子DNA。