DNA的合成、组装及转移技术
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DNA元件的标准化设计。为了最大化的降低对 DNA 片段的重新合成，提高对已有 DNA 片段的利用率，合成生物学的一个重要研究方向是推进合成片段（生物元件）的标准化。上述提及的 BioBrick 就是标准化的实现形式之一，是合成生物学领域最早建立的 DNA 标准化组装方法。但是 BioBrick 法在被连接的元件之间留下的痕迹不利于蛋白元件的组装。BglBrick 法就是为解决 BioBrick 的缺陷而产生的标准化策略。我国王金课题组用归位内切酶代替常规的 II 型限制性内切酶建立了 iBrick 标准，同时基于 CRISPR/Cpf1 技术开发了 C-Brick 拼接标准。基于 IIS 型限制性内切酶的Golden Gate 标准，包括 MoClo和 GoldenBraid 2.0，也能通过统一的方式进行元件的组装。针对 Golden Gate 等标准的不足，王金课题组建立了 MASTER 连接法以实现更大片段的无缝克隆。此外，还有与 iBirck 标准类似的 HVAS 法，与 MASTER 类似的 GreenGate 法等。不同的实验室如果都按照上述的方式对生物元件进行标准化，将能促进生物元件的流通和共享，提高复杂生命系统合成的效率。
胞内组装
尽管体外拼装的片段大小可达几百 kb，但是所得的量往往不足以进行后续实验，需要使用大肠杆菌等进行扩增。对于 Mb（百万碱基对）级别的体外组装尚未见报道，即使假设能体外组装成功，可能也无法导入到大肠杆菌内进行扩增。而枯草芽孢杆菌、酵母及工程改造的部分细菌（超表达 T4 DNA 连接酶或整合 λRed 重组酶）等微生物本身就可以介导 DNA 的胞内重组连接，可直接将需要组装的 DNA 片段导入这些宿主细胞内进行组装。酵母作为常用的 DNA 重组宿主，其高效的同源重组性能早在 40 多年前就已被发掘。1991 年，Silverman 等报道酵母可以实现长达 2 Mb 的人工染色体组装。而 2010 年，Gibson 等报道合成世界上第一个人造生命体，其长达 1.1 Mb 的合成基因组也是由酵母拼装获得。借助于酵母强大的同源重组能力，Sc2.0 项目（酵母基因组合成计划）利用 SwAP-In 的方法实现了天然染色体的置换，获得完全合成的人工染色体。2018 年 8 月，Shao 等报道其将酿酒酵母 16 条染色体合并为 1 条长度达 11.8 Mb 的染色体，并获得有正常功能的单染色体酵母菌株。带有 1 条染色体的酵母，可作为一个新的研究平台，增进我们对染色体重组、复制和分离机制的解析，具有重要的意义。此外，该研究的结果也说明酿酒酵母对染色体长度惊人的容忍度（至少可以长达 12 Mb），这为利用酵母构建高等生物的超长染色体提供了理论依据，有利于后续 GP-write 项目（基因组编写计划）的开展。