菌種構建、改造、篩選和迭代的能力是合成生物技術最關鍵的技術之一，基因測序、基因編輯以及基因合成等基因技術的進步為生物制造的發展奠定了重要基礎。2006 年美國 Amyris 公司成功對酵母細胞進行基因工程生產出了青蒿素，而后 Amyris 將目光轉向生物燃料，他們想要設計一種細菌，可以將糖轉化為金合歡烯，讓巴西的甘蔗田變成無底的油井。但是酵母菌株的脆弱性和轉化率的不足問題讓量產進展緩慢，恰逢美國迎來了頁巖油革命，石油價格穩步下滑，使得高價的生物燃料失去了市場。隨著基因測序、基因編輯以及基因合成等基因技術的進步，CRISPR-Cas9 基因編輯技術的出現，大大降低了基因編輯的難度和成本，被廣泛用于細胞代謝途徑的構建和改造中，不僅開發和設計出了大量新的基因編輯元件、工具和基因線路，還成功地應用于微生物細胞工廠的構建，加快了生物制造產業的發展。