“行业领军者”的硬核答卷：源于自主研发，见于近百篇SCI——不止于仪器，更是可靠的解决方案！

食品领域：

诱变育种仪与适应性进化仪组合达成生物合成新效率

丁酸梭菌将甘油生物转化为1,3-丙二醇（1,3-PD）的效率受限于其对多种应激源（尤其是甘油作为底物、1,3-PD作为终产物以及丁酸作为副产物）的低耐受性，这最终降低了1,3-PD的产量。广州大学齐向辉教授团队通过天木生物的ARTP诱变育种仪和MMC适应性进化仪提高丁酸梭菌对应激源的耐受性和1,3-PD的生产能力,高效突破丁酸梭菌合成产量瓶颈。

该研究通过大气室温等离子体（ARTP）对野生菌株进行诱变获得了对160 g/L甘油具有最大耐受性的菌群，而基于微生物微滴培养系统（MMC）的适应性实验室进化（ALE）则培育出第二个对100 g/L 1,3-PD具有耐受性的菌群。随后，通过对两个菌群进行基因组洗牌，最终获得GJH-418菌株，其可生成60.12 g/L 1,3-PD，产率为1.72 g/L h。突变株与野生菌株的转录分析表明，8个基因可能通过上调或下调表达参与了高耐受性和高1,3-PD产量的调控。

基于ARTP及MMC的丁酸梭菌适应性进化工作流程图

医药领域：
基因工程+适应性进化：乙醇耐受产生聚-2-羟基丁二酸新路径

由类酵母真菌聚球芽孢酵母产生的聚-2-羟基丁二酸（P2HBD）是一种新型水溶性聚羟基酸，在生物材料和生物医学领域具有潜在应用。通常，以葡萄糖为碳源的有氧P2HBD发酵会通过丙酮酸脱羧生成乙酰辅酶A导致碳损失（释放二氧化碳）。与糖类相比，不可发酵底物乙醇表现出每碳原子更高的还原度和更短的乙酰辅酶A生成路径。

从乙醇氧化到P2HBD合成的模块化组装策略。蓝色背景为乙醇氧化模块（模块I）

紫色背景为乙醛酸分流模块（模块II)，橙色背景为糖异生途径模块（模块III)

西南大学邹祥教授团队探讨了以乙醇为一碳源驱动的P2HBD碳经济生物合成。首先发现乙醇可通过生物合成机制高效转化为P2HBD，并特异性激活转录因子Cat8来调控聚球芽孢酵母中的乙醛酸分流。基于乙醇胁迫下的转录组分析，设计了一种模块化组装策略以平衡乙醇氧化、乙醛酸分流和糖异生途径三个模块，并通过启动子工程实现精准调控。此外，还通过MMC系统来实现适应性进化策略提高了乙醇耐受性,使菌株能够适应更高的浓度，转化更多的产物。该共表达菌株在乙醇作为一底物时展现出相当的产量。

最终获得突变株EGG 47，在5升发酵罐中，静息细胞发酵实现了P2HBD滴度与产率的相当性——分别为66.7 ± 0.77 g/L和0.87 g/g乙醇。研究结果为第三代生物精炼厂从乙醇基质到生物聚合物和化学品的碳经济转型提供了新的见解。

 液滴生长曲线与MMC系统中乙醇浓度变化关系图

氨基酸/多肽领域：

高产酪氨酸菌株低pH驯化提高工业化潜力

L-酪氨酸是一种芳香族非必需氨基酸，是左旋多巴、白藜芦醇和羟基酪醇等许多重要化学产品的原料。它在食品、制药和化工行业广泛应用。尽管已有大量关于微生物合成L-酪氨酸的研究，但其低浓度特性限制了工业化大规模生产。

为提高大肠杆菌中L-酪氨酸的产量，江南大学周哲敏教授团队上调或下调了莽草酸途径中关键酶的表达水平。通过改进L-酪氨酸转运系统和乙酸生物合成途径，进一步提升了产量。此外，结合辅因子工程引入磷酸酮酶途径，将碳通量导向莽草酸途径。

从葡萄糖中生物合成L-酪氨酸

最终，经过适应性实验室进化以适应低pH环境后，获得了优菌株。该菌株可在62小时内于5升发酵罐中生产92.5克/升L-酪氨酸，产率为0.266克/克葡萄糖。

 适应性进化后的菌株在不同pH下的生长情况和L-酪氨酸积累量

酿酒领域：

酿酒酵母新型筛选策略，酒液风味与品质新突破

中国白酒固态发酵过程中产生的高浓度乳酸会抑制酿酒酵母的生长代谢，进而影响酒液风味与品质。南昌大学付桂明教授团队采用大气室温和等离子体（ARTP）联合自动高通量微生物微滴培养系统（MMC），筛选出耐受高浓度乳酸的酿酒酵母菌株。

 不同乳酸浓度下突变株的适应性进化结果

实验结果表明，在4%乳酸胁迫条件下，三种耐乳酸菌株的生长速率、细胞完整性、乙醇生产能力及挥发性香气成分含量均显著优于原始菌株NCUF309.5。特别值得注意的是，经ARTP处理并结合MMC适应性实验室进化获得的NCUF309.5-44菌株，在4%乳酸胁迫下24小时后OD值提升93.65%，乙醇含量增加2.29倍，且经过10次连续传代后仍保持稳定。此外，其挥发性化合物含量提升60.69%。综上所述，本研究为开发耐乳酸酿酒酵母提供了新型筛选策略，并为固态白酒发酵用微生物选育奠定了重要基础。

微生物资源挖掘：

液滴培养体系革新微生物培养，助力微生物资源挖掘

 纯细菌培养物对于微生物培养组学的研究至关重要。基于固体平板、微孔板和微反应器的传统方法受到操作繁琐和通量低的限制，阻碍了微生物培养组学研究的快速进展。

为应对这些挑战，清华大学张翀教授团队成功开发了单细胞微升级液滴培养组学系统（MISS cell），这是一个利用液滴微流控技术进行微生物单克隆分离、培养和筛选的自动化高通量平台。该系统能够在短时间内生成大量单细胞液滴，并对单克隆菌落进行培养、筛选和收集，实现了从微生物分离到挑取的一体化流程。

在本方案中，我们以人体肠道微生物群的分离和培养为例展示了该系统的应用，并将其与固体平板培养法在微生物分离效率、单克隆培养性能和筛选通量方面进行了比较。实验流程简单，试剂消耗极低。与固体平板培养法相比，MISS cell 能够培养出更多样化的肠道微生物物种，为微生物培养组学研究提供了巨大的潜力和价值。

 MISS 细胞中肠道微生物的单克隆分离与培养结果

(A) 肠道微生物群分离、培养和鉴定的工作流程图

(B、D) 肠道微生物群分离培养获得的单克隆菌落的科水平分析

(C、E) 肠道微生物群分离培养获得的单克隆菌落的属水平分析

酶工程领域：

微流控技术带来酶活性及稳定性突破性改良

D-阿洛酮糖是一种低热量稀有酮己糖，具有降血糖、抗氧化等生理功能，是食品和医药领域的热门替代甜味剂。其生物合成依赖于酮糖3-差向异构酶（KEases），但现有酶存在催化效率低、稳定性差等问题，限制了工业生产及应用，急需开发催化效率更高、稳定性更强的KEases。传统筛选方法（如色谱分析、微孔板筛选）效率低，难以满足超高通量突变体库的筛选需求。

天津科技大学秦慧民教授团队基于结构指导的理性设计和定向进化，对D-阿洛酮糖3-差向异构酶（SfDAE）进行改造，构建了包含约200万个突变体的突变库，使用天木生物的液滴微流控分选平台DREM cell结合D-阿洛酮糖响应转录调节因子的遗传编码生物传感器，用于实时监测D-阿洛酮糖生成量，分选获得高产菌株，扩大培养后进行酶活检测。

经过多轮FADS的分选，最终鉴定出突变体M3-2，其催化效率比野生型SfDAE提高了17倍。突变体M3-2在D-果糖异构化为D-阿洛酮糖的反应中表现出更高的催化效率和热稳定性。

DAEase突变体文库构建以及基于液滴的微流控筛选流程及采用高效液相色谱法进行的DAEase活性检测
天木生物始终坚信，体系创新能够带来无限可能！我们深耕液滴微流控技术，不仅是为了打造精密的国产科学仪器，更是为了给每一位奋战在生命科学前沿的科研工作者提供“利器”，助力您更快地筛选、更优地培育，共同推动从基础研究到产业应用的跨越。

这份成果汇编只是一个开端，接下来，我们将不定期地深入每一个垂直领域，为您详细地分享与解读：

1、那些发表在期刊上的研究是如何利用我们的设备实现的？

2、在酶工程、抗体药物开发、工业菌株筛选等领域，微液滴技术究竟解决了哪些关键痛点？

3、我们的客户有哪些独到的实验设计与成功经验可以分享？

精彩陆续有来，诚邀您持续关注！如果您对哪个特定领域的应用特别感兴趣，欢迎在我们的评论区留言告诉我们，您的关注将是我们下一期主题的重要参考！

关于天木生物高通量菌种选育平台

高通量菌种平台可以不断迭代，针对新原料、新工艺要求或进一步提高效率/质量的目标，快速开发出新一代的改良菌株，保持技术和产品竞争力。

 关于我们

天木生物专注于生物育种领域的仪器装备的开发与应用，致力于通过高效的突变技术和高通量筛选技术，改造提升产业传统菌种开发模式，为生物制造产业提质增效，提升我国生物产业的核心竞争力。致力于为行业“细胞和菌种开发与筛选效率低”、“相关装备成本昂贵”、“产业化落地困难”等难题提供优秀的解决方案。