CBMIF2025丨山东大学教授祁庆生：生物制造不能仅考虑微生物菌种，须统筹全过程

9月25日至26日，2025中国生物制造科技创新论坛在湖南常德举行。论坛上，山东大学教授、微生物技术国家重点实验室副主任祁庆生发表了以“基于生物制造全过程的细胞工厂设计”为主题的演讲。

祁庆生表示，生物制造不能仅考虑微生物菌种，须统筹细胞工厂、发酵过程、原料提取等过程，“这些阶段不仅关系生产效率，更直接影响生产成本”。

原料利用上，除葡萄糖、淀粉等常用原料，秸秆等非粮物质对大宗发酵品成本控制至关重要，一碳及资源循环利用类原料则对减碳节碳意义重大。发酵需兼顾高效节能，选择场地时要考量蒸汽、电等成本；产品提取需清洁环保，避免污染当地环境。细胞工厂设计须契合全流程需求。菌种可选常用模式菌或极端微生物，后者无需灭菌等操作，能降低能源需求；选定菌种后，通过基因改造、开发新操作及代谢调控技术，可提升生产效率、降低成本。

在祁庆生看来，代谢调控技术是细胞工厂构建的关键。生物传感器可感知代谢物浓度，通过反馈调节代谢流，还能作为基准助力菌种和酶的进化改造，其团队构建的系列生物传感器，涵盖细胞内代谢物传感、细胞膜传感、核糖开关等类型，可分别改善细胞内外代谢、提升耐受性。团队针对5-氨基乙酰丙酸难积累问题，用生物传感器感受血红素浓度，动态抑制相关基因表达，形成代谢动态调控策略。

此外，模式微生物细胞工厂已研究得比较透彻，非模式微生物细胞工厂是未来的发展方向，其基因编辑工具尤为重要，团队已开发适用于乳酸菌、非模式酵母、马链球菌等的系列基因编辑工具，还建立了广宿主进化系统，可对靶向酶或蛋白进化，适配酵母、假单胞菌等多宿主，突变率达10⁻⁴，为菌种改造提供技术支撑。