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科技日报记者 宋迎迎 通讯员 葛安乐 近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所（以下简称“青岛能源所”）单细胞中心开发一种低成本、非标记的微型液滴微流控平台，可通过单细胞微液滴培养、液滴自荧光检测、目标微液滴自动分选等步骤，完成单细胞水平的微生物生长表型筛选，并在大肠杆菌中示范该方法的准确度和可靠性，为工业菌株的快速筛选提供有力的手段。该研究成果近日发表于化学传感领域期刊《传感器和执行器B：化学》上。
非标记式微生物单细胞生长表型快速分选。刘阳制图 优质菌株的选育需满足“长得快”和“产量高”两个特征。传统的宏观体系通过测量生物量和产物浓度等指标获取生长和代谢表型特征，但通量低且难以真实反映菌株状态。单细胞水平的微生物表型筛选能够精确评估微生物生长状态和代谢特征，进而实现优势菌株选育。但目前单细胞水平的高通量表型筛选仅限于代谢表型，如通过荧光激活液滴分选（FADS）获取“高产”菌株，尚缺乏单细胞水平的生长表型高通量筛选方案，难以实现“长得快”菌株的高通量选育。 针对上述问题，青岛能源所单细胞中心研究小组基于微生物在液滴内的自发荧光，开发一种低成本、非标记的液滴微流控筛选平台，可完成微生物生长表型的高通量筛选。具体流程为：通过液滴微流控技术将微生物单细胞包裹于微液滴中并分散培养；将培养后的液滴注入到微流控芯片中，在检测区域采集365nm激光照射下的微液滴自发荧光；通过光纤将光信号传输到PMT中，并利用编程软件和高频电压控制实现目标液滴的自动分选。 前期，青岛能源所单细胞中心开发了系列拉曼流式单细胞分选技术FlowRACS，能够在非标记的条件下高通量、高效率地识别分选出单细胞代谢产物含量高（“高产”）的菌株；通过耦合本项工作开发的单细胞水平生长表型快速筛选技术，能够进一步筛选出“长得快”的菌株，从而实现工业微生物选育的目标。青岛能源所单细胞中心将依托上述系列创新技术，进一步发展单细胞水平的菌株选育平台关键技术与装备，以支持工业生物技术与合成生物产业的发展。 |
