细胞色素P450过加氧酶能够直接利用过氧化氢驱动碳氢键羟化、脱甲基等反应，为药物中间体及精细化学品的绿色合成提供了重要工具。由于催化过程中未被底物有效利用的高活性氧化中间体会攻击活性中心的血红素和蛋白质本身致使酶失活，限制其持续催化能力，如何在保留氧化活性的同时减少酶自身受到的氧化损伤，是提升P450过加氧酶性能的重要问题。针对这一问题，青岛能源所一碳生物技术研究中心丛志奇研究员团队，基于前期建立的...
多细胞丝状蓝细菌（如鱼腥藻等）能够分化出异形胞，在其中通过固氮酶将氮气还原为铵，从而在产氧光合作用存在的情况下实现生物固氮，是重要的光合初级生产者，在淡水生境中具有重要的生态学意义。噬藻体是特异性侵染蓝细菌的病毒，在调控宿主丰度、群落演替和营养循环中具有重要作用。然而，当前研究多集中于单细胞宿主的噬藻体，仅有少数感染固氮蓝细菌的噬藻体完成了全基因组测序，且这些噬藻体与丝状体中单个细胞之间如何...
拉曼激活细胞分选（RACS）可实现免标记、活体单细胞水平、基于代谢表型的分选，在工业微生物筛选、环境功能微生物挖掘等领域具备巨大应用潜力。现有RACS体系存在两大技术瓶颈：一方面，共振拉曼与非共振拉曼信号采集时间相差千倍，流式模式通量高但无法适配长曝光非共振信号，静态模式兼顾信号适配能力却分选通量极低；另一方面，分选后目标细胞收集体积不可控、稀释严重，往往需要额外离心浓缩，容易造成细胞损失、活性下降，...
海洋是地球系统最大的碳汇载体，海洋微生物依托生物固碳作用参与全球碳循环初级生产，对维系海洋碳汇平衡、保障海洋“生物泵”核心功能具有不可替代的作用。长期以来，传统“先培养、后筛选”的研究模式，严重制约海洋功能微生物资源的挖掘与利用。多数海洋固碳微生物营养需求复杂、生长缓慢，难以实现实验室纯化培养；即便成功分离，其倍增时间长达数周甚至数月，远慢于普通异养细菌。同时，实验室培养与真实海洋环境差异显著...
多不饱和脂肪酸（PUFA）对人体生长发育、视觉神经功能及心血管健康至关重要，在功能食品、饲料、医药等领域应用广泛。传统PUFA产品主要来自深海鱼类，生产受渔业资源限制，产地集中于南美洲和北欧，国内产品依赖进口。同时，受气候变化和海洋污染影响，鱼油产量下降，价格波动剧烈，难以满足日益扩大的市场需求。近年来，基于海洋微生物的发酵生产PUFA技术不断成熟，不再依赖渔业资源，为PUFA的可持续绿色生物制造提供了理想途...
全球畜牧业的快速扩张导致了大量粪便堆积，给废物处理与排放管理带来了紧迫挑战。厌氧消化（AD）技术虽能将粪便转化为沼气和有机肥料，但其稳定性极易受到粪便中多种化合物的抑制。目前，氨氮和挥发性脂肪酸（VFAs）的累积已被公认为导致AD效率下降的主要因素，吲哚在粪便中的浓度可达777.86 mg/L，超过其微生物毒性阈值（250 mg/L）的三倍以上，却被研究忽视。鉴于其极端积累和毒性，推测吲哚可能是AD工艺失败的关键抑制剂，但...
在工业乳酸发酵中，为了维持微生物最适宜生长的pH环境，须持续添加中和剂。但是中和剂的选择不仅影响工艺成本，更深刻地影响着细胞生理与代谢。传统上，氢氧化钙（石灰）因其成本效益被广泛应用，但后续处理会产生大量硫酸钙（石膏）固废。因此，氢氧化钠等替代品也被广泛使用，但其对细胞的潜在负面影响常被低估。针对上述问题，青岛能源所微生物制造工程中心以工业乳酸生产菌株——凝结芽孢杆菌为对象，在含有葡萄糖和海藻糖...
真核微藻作为地球上主要的光合生物类群之一，真核微藻具有极其丰富多样的代谢功能。它们利用二氧化碳和水来高效合成油脂、色素、蛋白、多糖、抗体等高附加值化合物，是碳中和背景下和生物制造产业中极具发展潜力的“细胞工厂”。但是，长期以来，虽然大量真核微藻已经完成测序，但其基因组中通常仍有半数以上基因仍然功能未知。这一挑战问题严重限制了人们对微藻代谢功能的理解与利用，也阻碍了光驱合成生物技术的快速发展。造...
DNA合成是合成生物学、合成基因组学和生物制造等领域的重要基础技术。随着研究对象从单个基因扩展到多基因模块、代谢通路乃至更大尺度的功能DNA构件，如何高效、准确、规模化合成长片段DNA，已成为制约相关技术发展的关键问题。目前，长片段DNA合成流程通常包括寡核苷酸合成、片段组装和序列纠错等环节。然而，这些环节在实际应用中多相互分离、独立优化，缺乏面向全流程的协同设计。前端合成过程中产生的碱基替换、插入或缺失...
在全球微生物耐药性（Antimicrobial Resistance, AMR）危机日益加剧的大背景下，噬菌体疗法（Phage Therapy）正成为应对多重耐药菌感染的重要策略。然而，限制其临床推广的一个关键瓶颈是：缺乏快速、定量、全面评估细菌宿主对噬菌体敏感性的检测方法。现有“金标准”为噬菌斑法，通过双层琼脂培养基观察噬菌斑的形成，耗时通常为11-21小时，且通常仅能提供“敏感/耐药”的定性判断，故难以量化噬菌体的杀菌效能，也无法揭示噬...
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