1.4.1　DNA合成

DNA合成（DNA synthesis）技术是指按照预定的核苷酸序列，将脱氧核苷酸逐个进行人工链接合成DNA的方法，使人们可以从信息和原始化学物质出发，在不依赖DNA模板的情况下直接构建遗传物质。高通量、快速、低成本的DNA合成是合成生物学领域的核心技术。

DNA合成一般采用固相亚磷酰胺三酯法，这种方法具有高效、快速偶联等优点，已在DNA化学合成中得到广泛应用。其反应过程主要是单个碱基经过保护基（deblocking）、活化（activation）、连接（coupling）、封闭（capping）和氧化（oxidation）5个步骤连接到位于固相载体的DNA片段上，重复上述步骤可获得DNA粗片段，对粗片段再进行切割、脱保护基、纯化，即可得到目标DNA片段。合成的DNA片段构建到质粒中，并转入细胞进行复制。

除此之外，DNA合成的方法还有柱式合成和酶促合成。柱式合成方法具有可合成任意序列、准确性高等优势，但其通量较低，无法满足未来DNA合成需求；酶促合成方法具有低成本、高保真、高效率等优势，但相关技术尚未成熟，其发展存在一定的不确定性。

近年来，DNA微阵列原位化学合成法得到了飞速发展和广泛应用。这种方法是在固相亚磷酰胺三酯法的基础上，整合分子生物学、微电子学、光电化学等学科的相关技术，实现DNA序列的并行高通量合成。DNA合成技术使研究人员可以在缺少DNA模板的情况下“从头开始”设计与合成DNA分子，进而在不同维度上实现基因元件、基因线路、信号通路及复杂生命体的设计与构造。