生物設施平臺及其工業應用

趙國淼，楊鑫，張媛，王靖，譚劍，魏超，周娜娜，李凡，王小艷

（1 中糧營養健康研究院有限公司，北京 102209； 2 營養健康與食品安全北京市重點實驗室，北京 102209）

目前，工業微生物已經廣泛應用于抗生素、生物能源、酶制劑、生物塑料等的生產［1-2］。由于天然微生物對工業環境耐受性差、目標產物產量低等原因，需要根據目標產物和發酵環境對天然微生物進行復雜的改造和構建，才能滿足工業發酵過程目標產物的高產出要求［3-5］。早期工業微生物的改造主要通過非理性誘變育種技術獲得目標產物的高產菌株，由于有益突變概率低，導致非理性誘變方法效率較低［6］。隨著對基因表達和細胞調控認識的深入，發展出了利用重組DNA技術對生物體中已知的代謝途徑進行有目的的設計，并對細胞內的基因網絡進行調控和優化的理性設計方法［7］。與隨機篩選馴化菌種或有限的理性設計不同，合成生物學將“設計-合成-測試-學習”（design-build-test-learn， DBTL）理念引入到生物學領域，對生物體進行自下而上的設計、改造，甚至從頭合成具有特定功能的“人造生命”［8］。

獲得多樣化的突變文庫和實施高通量篩選是菌株改造的關鍵，突變庫越大越多樣化，篩選到具有所需表型菌株的機會就越高［9］。自動化和高通量篩選方法對于處理大型突變文庫和實現高效篩選過程至關重要［10］。自動化操作可以簡化和標準化突變文庫的生成和篩選過程，最大限度地減少人為錯誤，減少勞動密集型任務，使研究人員能夠處理更大、更復雜的突變體庫，如高精度、高可重復性和高效率地執行DNA操作、基因編輯和菌株培養等任務［11］。……