随着合成生物学的发展,微生物共培养逐渐成为了化学品生物合成的新方法。应用微生物共培养技术,不仅可以减轻代谢负担,实现复杂化合物的合成,还可以充分发挥不同物种的优势和能力,利用低劣生物质来提高目标产品经济性。
培养装置的设计对人工多菌体系中菌种的时空分布和控制有很大的帮助,根据共培养物种的特性来选择共培养方法,可实现对微生物共培养多尺度、多层次的研究。在发酵生产中,也可以借助相关的技术思路,设计新型实用的发酵技术,优化包括调整接种比例、底物浓度、底物添加方式、菌种培养方式和需氧-厌氧转换等发酵条件,实现发酵的精密调控和生产。
单菌培养系统,目标产物的合成途径在单个菌株种进行完全表达。目前,大多数生物合成都是在单菌体系中完成的。然而,面对日益增长的产品需求,单菌体系通过纯培养完成复杂产物的合成中逐渐显露出一些缺陷。例如,在单个细胞中表达冗长的生物合成途径可能会大大增加宿主的代谢负担,进而使得能量在细胞生长与途径表达之间的分配失衡,不利于目标产物的合成。
人工多菌共培养系统,将复杂的生物合成途径和功能分布到不同菌种中,然后将这些具有不同功能的菌株共培养后得到目标产物,有效进行异源生物合成,有望成为提高产物产量的新发酵方法。
英国谢菲尔德大学Rahul等人在期刊Critical Reviews in Biotechnology发表的综述文章Co-culturing microbial consortia: approaches for applications in biomanufacturing and bioprocessing,总结了当前微生物共培养技术的研究进展,在研究微生物发酵方面具有重要参考价值。