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菌种筛选仪器,为什么是合成生物产业化的关键一环?

2026.08.03
PART 01
“十五五”中,合成生物与绿色生物制造被摆在了什么位置?
党的二十届四中全会审议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》明确提出,要前瞻布局未来产业,推动生物制造与量子科技、氢能和核聚变能等一同成为新的经济增长点;在关键核心技术攻关部署中,生物制造也与集成电路、高端仪器等领域并列,被纳入需要完善新型举国体制、采取超常规措施重点突破的方向之一。
据工信部2025年12月披露的最新数据,我国生物制造产业总规模已达到1.1万亿元,首批“生物制造标志性产品”“生物制造中试能力建设平台”名单也已正式发布。
合成生物与绿色生物制造近来持续成为产业研究、媒体报道乃至资本市场关注的热点方向,产业分析文章也开始尝试按“上游工具设备—中游材料与底盘细胞—下游医药/农业/食品环保”的逻辑,梳理这条产业链上的代表性企业。

PART 02
高通量菌种筛选:产业化提速的“隐形瓶颈”
合成生物研发遵循“设计—构建—测试—学习”(DBTL)闭环。前端AI设计、自动化构建早已提速,但“测试”环节——从数万个突变菌株中找出真正高产的目标菌株——仍高度依赖人工挑取,效率低、周期长,成为拖慢整个闭环的核心瓶颈。

星赛生物长期深耕单细胞拉曼分析分选设备领域。

以裂殖壶菌高产DHA菌株筛选为例:利用高通量拉曼流式细胞分选仪FlowRACS“先筛后养”策略,研究团队仅用10天两轮筛选,就从超过10万个突变细胞中获得数十株高产菌株,将传统“月”级周期压缩至“天”级,最高产菌株DHA产量较野生型提升58%(PNAS, 2025);另一项研究中,研究团队从5万个突变细胞的诱变文库中锁定高产菌株,经发酵优化后DHA产量达47.4 g/L,占总脂肪酸比例67.6%(J Agric Food Chem, 2026, 74(20):15696-15705)。

利用数字化克隆挑选仪DCP“边养边筛”的策略,研究人员实现多表型高通量微生物单细胞筛选,并成功分离获得一株"超级菌株"——乳酸产量提升19.6%,生长速率提高75.9%(Nat Commun, 2025)。

这类“数万分之一精准锁定”的能力,也是星赛生物近期被产业链梳理文章列为上游代表企业的原因之一。

星赛生物作为高通量菌种筛选核心仪器供应商,凭借在单细胞拉曼分析分选设备领域的产品积累,被纳入产业链最上游的"底层壁垒赛道"。


PART 03
不止于筛选:星赛仪器还能做什么?
拉曼光谱可以在不破坏细胞、不依赖荧光标记的前提下,直接读取单细胞内的代谢物信息。
正因为这个特性,星赛生物的拉曼组系列仪器的应用边界并不止步于“挑出高产菌株”,而是延伸到了细胞/酶资源挖掘、发酵过程监控、微生物群落功能解析等多个场景,覆盖从“资源发现”到“规模化生产”的关键节点。



细胞/酶资源挖掘

依托“先筛后养”的分选策略,星赛生物的拉曼组仪器突破了传统“先养后筛”范式的限制,可直接从环境或工业样品中原位识别、分选具备特定代谢功能的活体细胞——大到整株功能菌种,小到细胞内的特定催化酶,都能在单细胞精度上被同步定位。

例如,星赛生物的仪器已帮助科研团队从环境样品中发现原位高效降解环己烷的假交替单胞菌及其新型降解酶系统(Innovation, 2025),并挖掘出具有超高聚磷效率的新型功能菌株(Water Res, 2025),为污水治理、环境修复等领域提供了优质菌种资源;这一分选逻辑同样适用于突变体文库中的酶资源挖掘——无需依赖传统的显色或荧光底物筛选体系,即可直接定位具备目标催化活性的菌株,为工业用酶的发现和迭代提供新路径(Sci Adv, 2020)。

这类从自然环境或突变文库中“海选”出来的功能菌株和酶系统,本身也是合成生物学底盘细胞库与元件库的重要来源——先找到具备特定功能的“天然素材”,再通过基因编辑改造为可控、可放大的工业菌株,为工业菌种选育、细胞工厂的构建和优化提供新工具。





发酵过程监测

利用拉曼微流单细胞分选仪RAMS,可将传统需要两天才能完成的检测流程压缩至分钟级,实现对细胞代谢异质性的定量监控,指导发酵工艺实时调控(Trends Biotechnol, 2026)。

在酿酒酵母番茄红素发酵中,FlowRACS实现了单细胞水平的产物定量,研究据此发现碳饥饿会导致酵母分化出两种代谢亚群,并可通过碳源优化定向调控两种亚群的动态平衡,最终提升目标产物产量(Nat Commun, 2026)。

在啤酒发酵场景中,RAMS实现了对酵母代谢异质性的无损免标记探测,并同步监测风味物质的动态变化(Bioresour Technol, 2025)。

此外,基于拉曼瞳系统RamanEye的研究,还实现了真菌铁载体解除铁阻遏的高效稳定生产(ACS Synth Biol, 2025)。





微生物群落功能解析

在高温大曲这类复杂发酵体系中,RAMS帮助研究团队揭示了多种功能酵母菌分阶段接力主导发酵的过程(Bioresour Technol, 2025)。这类对发酵群落中“谁在什么时候起作用”的解析,可以为人工构建更高效的合成菌群(微生物共培养体系)提供设计依据。

在环境生态领域,研究人员借助RAMS,开发了珊瑚样品的原位代谢物检测方法,首次绘制出“珊瑚—虫黄藻—共生细菌”之间碳、氮元素传递与循环的单细胞代谢图谱(Microbiome, 2026)。这种跨物种代谢互作规律的揭示,同样可以为合成生物学中人工共生体系、菌群互作网络的设计提供参考范式。

从底盘细胞与细胞工厂筛选、菌种诱变筛选、微生物资源挖掘、酶资源挖掘,到发酵实时监测、群落结构解析、微藻表型检测,拉曼组系列仪器已经覆盖了生物制造研发的多个关键场景(点击获取更多应用案例)。


PART 04
十余年打磨,形成成熟仪器体系
从早期的方法学验证,到如今覆盖多场景的产品线,星赛生物的拉曼组系列仪器已经在DHA、功能脂肪酸、天然色素等多个高值生物制造产品的研发中得到实际应用,逐步成为连接“实验室菌株”与“规模化发酵”之间的关键工具。

未来,星赛生物将持续投入仪器的研发迭代,为生物制造与合成生物产业的研发提速、降本增效提供设备支持。

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