雖然微藻潛力巨大，但仍存在許多瓶頸，如目标産品積累率低、固定二氧化碳效率差、培養周期長等。由于生物資訊學和基因工程技術的飛速發展，新的基因編輯技術已成為解決上述問題的重要政策。此外，基因編輯技術有望将微藻轉化為光合作用自給自足的細胞工廠，利用陽光、空氣和水來生産人們所需的高價值産品。目前，已有三種新的基因編輯技術在微藻中得到成功應用。
ZFN 技術
ZFN是一種合成的核酸内酶，一種具有特定基因編輯功能的蛋白質，由三個人工設計的鋅指DNA結合結構域和一個FokI核酸酶結構域組成，可以特異性地切割基因組中的一段DNA。
ZFN的N端是DNA的結合域，一般含有3~4個系列的CysHis2鋅指蛋白，其中每個鋅指蛋白能與特定靶DNA序列中的3bp片段結合;C末端大多是非特異性的FokI核酸酶結構域，具有核酸内酯酶活性，可以切割非特異性DNA，切割FokI催化結構域需要在适當的堿基距離下形成不同的二聚體。為了進行有效的二聚化和切割，2個ZFN分子以尾對尾的方式與相對鍊上的靶DNA結合，相間隔為5至7bp，其中可以切割特定的DNA位點。
2013 年，Sizova 和其他人首次将采埃孚技術應用于衣原體，通常用作基礎和生物技術研究的通用模型，使用采埃孚酶（ZFN）靶向突變，編碼光敏性 1 型類視黃醇離子通道的 COP3 基因。
塔倫科技
TALEN中文名稱是轉錄激活因子樣核酸酶，一種靶向特定DNA序列并使用TAL效應器（植物細菌分泌的天然蛋白質，用于鑒定特定DNA堿基對）的酶。TAL效應可以設計用于識别群組合所有用途的DNA序列。附着在TAL效應子上的核酸酶産生TAL效應子。TAL效應核酸酶與DNA結合并在特定位點切割DNA鍊以引入新的遺傳物質。
2014年，Dabiussi等人首次将TALEN技術應用于矽藻的基因敲除。該突變通過NHEJ介導的修複産生，去除了三角蒿中參與油代謝的關鍵基因，進而使甘油三酯含量增加了45倍，使突變體具有工業化生産的潛力。
CRISPR/Cas 技術
CrispR/ Cas系統是在細菌和古細菌中發現的獲得性免疫系統，可用于對抗入侵的病毒和外源DNA。CRISPR是一簇有規律間隔的短文本重複序列，而Cas是位于CRISPR序列上遊的CRISPR相關系統，含有多種功能蛋白基因。CRISPR是靶點識别組分之一，crispR轉錄産生CRISPR-RNA前體（pre-crRNA），然後将其加工成短而成熟的CRISPR-RNA（crRNA），通過堿基互補與靶基因DNA的互補配對來鑒定。切割DNA的成分是Cas核酸内酶，crispR和Cas結合形成RNA-蛋白質複合物，RNA特異性鑒定結合DNA，并導緻Cas核酸酶特異性DNA切割。
CRISPR/Cas免疫系統可分為I型、II型和II型三種類型。其中，II型CRISPR系統CRISPR/Cas9是研究最充分的系統。在CRISPR/Cas9體系中，引導RNA（guideRNA、gRNA）取代上述crRNA和tracRNA，在gRNA的作用下，識别原型間隔相鄰堿基序列（原間隔基序，PAM）位點，引導Cas9核酸酶切割靶點通過連接配接或同源重組在非同源端進行基因去除和修飾來修複基因。此外，cas9蛋白可以在2個活性位點殘基（D10A和H840A）中發生突變，并失去啟動雙鍊斷裂（DSBs）以形成所謂的CRISPR / dCas9系統的能力，可用于幹擾和激活基因表達。
2014年，蔣等人首次将CRISPR/Cas9應用于微藻研究，通過電穿孔引入衣原體細胞中，用非同源末端連接配接系統修複雙鍊骨折，在微藻上插入和缺失CRISPR/Cas9的4個靶基因，成功插入和删除萊茵河中的Chylamdnas Cas9蛋白和sgRNA在reinhardtii細胞中表達， 突變頻率為42.8%。
綜上所述，ZFN和TALEN都是蛋白質識别機制，CRISPR/Cas9系統識别機制是通過人工設計的sgRNA實作的，操作友善，使用友善，建構友善。此外，通過不斷的努力，CRISPR/Cas基因組編輯的效率和準确性得到了提高，包括Cas蛋白和sgRNA的不同表達政策，使其成為主流的基因組編輯技術。
引言：曹浩浩等人，生物技術進展，2021
資料來源：微藻技術與工業