文章核心观点 - 重庆大学王丹教授团队成功开发了一种名为RH-RMSS的创新型高通量筛选平台，该平台将微液滴技术与表面增强拉曼光谱（SERS）相结合，实现了对单个微生物细胞工厂内代谢产物的实时、无标记、定量分析，并成功应用于琥珀酸等有机酸高产菌株的快速筛选与优化，为绿色生物制造提供了高效且可持续的技术方案 [1][2][4] 技术平台：RH-RMSS高通量筛选系统 - 平台核心是结合微流体芯片与SERS技术，构建了包含单细菌液滴封装与培养、液滴再注入、SERS信号实时检测、液滴分选四个模块的系统 [6] - 该系统无需对细胞进行染色或标记，可直接检测微液滴内代谢产物浓度，处理速度高达每秒180个微液滴，筛选速度较传统方法显著提升 [4][6] - 系统验证显示其具有高准确性（>98%）与高筛选效率，能够从海量突变体中快速识别并富集表型优异的个体 [10] 研究成果：高产菌株筛选与优化 - 应用该平台成功从突变文库中筛选出琥珀酸（SA）、D-苯乳酸（D-PLA）和丙烯酸（AA）的高产菌株，其产量分别达到原始菌株的1.61倍、1.52倍和1.81倍 [4] - 通过分子对接解析了磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）的关键突变位点D210G，该突变通过优化底物结合位点和构象，显著提升了酶的催化效率，是实现琥珀酸高产的关键因素 [4][11] - 在获得高产突变体的基础上，结合中和剂优化、RBS序列优化和适应性进化等多级代谢优化策略，最终使最优菌株的琥珀酸产量达到138.92 g/L [4][14] 工业应用与可持续性验证 - 研究成功将实验室筛选的菌株过渡到5 L发酵罐规模进行验证，证明了其规模化发酵的可行性 [15] - 验证了工程菌株利用可再生原料的能力，使用竹子离子液体水解液作为碳源进行发酵，琥珀酸产量达到70.31 g/L，展示了其在可持续生物制造中的潜力 [4][15] - 该平台被证明是一个通用型平台，可适配于多种有机酸乃至其他具有特征拉曼信号分子的高产菌株筛选 [18] 技术融合与研发方法论 - 研究实现了微液滴系统的“单细胞隔离”能力与SERS技术“分子指纹”识别能力的融合，从而能对微生物代谢产物进行实时、原位、定量监测 [16] - 展示了理性设计（如关键酶突变机制分析、RBS优化）与定向进化（如易错PCR构建突变库）通过高通量筛选平台形成高效闭环，加速了高性能工业菌株的构建 [17]