微生物是生產氨基酸、抗生素、抗病毒劑和酶制劑等生物制品的重要來源。因此,如何提高微生物的產量或是增加其抗性一直以來是微生物育種的中心話題。Stemmer等在1994年率先提出DNA重排技術,該技術是一種體外定向進化分子的方法,在一定程度上模仿生物體自然進化過程中減數分裂期等位基因間的DNA片段交換。Stemmer等也首次將基因組重排技術應用于弗式鏈霉菌,研究顯示僅通過兩輪遞推式融合所得到的高產菌株就能優于歷經20年經過20輪常規誘變所獲得的高產菌株。所以基因組重排技術的優勢在于它的快速、高效。
同時,基因組重排產生的子代穩定性更高,安全性也更高,因為這個技術本身模擬了自然進化的過程,降低或消除了有害的突變。也不同于基因工程菌種,不會將外來基因拼接上去,因此產生的菌株也有更高的安全性。
基因組重排技術也無需對菌種的遺傳背景十分清晰,不同于DNA重組技術、定向進化工程、代謝工程和系統生物學手段等,使人們有可能直接得到理想中的優良性狀,在一定程度上達到了定向進化的目的,但這些技術手段都是建立在對目標菌株遺傳背景深入了解的基礎上,需要花費較長的時間和精力去研究不同菌株的遺傳規律。而基因組重排則無須深入了解微生物具體的調控機制,它以細胞內整套基因組為對象,可進行隨機交換重組整合,通過篩選最佳的“組合”,從而加快定向進化的速率,達到快速育種的目的。