微生物制造作为绿色生产的革新路径，正在为破解能源与环境危机提供关键解决方案。然而，其产业化应用仍存在各种挑战——复杂的生产工艺、割裂的技术环节以及高昂的成本制约着微生物制造的大规模推广。研究发现，提出利用系统微生物技术的理念和方法，开发针对特定产品的定制技术，从整体上系统性地解决微生物制造过程中的瓶颈从而实现最佳的经济和环境效益，这些技术理念的发展和应用具有重塑由微生物制造驱动的可持续循环生物经济的巨大潜力。

本研究提出了一种系统化的微生物生物技术方法，通过简化工艺、顺序重组和步骤耦合等策略，全面优化微生物制造的全过程。该研究框架整合了酶学、合成生物学、代谢工程、发酵工程、分离工程和人工智能（AI）技术等多学科知识，旨在实现微生物制造的经济效益和环境效益最大化。研究团队通过多个案例展示了该方法的有效性和优势，涵盖了从原料获取到产物合成的各个环节。例如，通过简化生物质预处理步骤，显著降低了生物炼制过程的成本和碳排放；通过顺序重组策略，实现了功能性材料的原位微生物合成；通过耦合发酵与分离步骤，提高了产物回收效率并降低了操作成本。未来，系统生物技术与AI的深度融合将加速构建智能生物制造平台，实现从菌株设计到工业放大的全链条赋能。随着可降解材料、生物燃料等绿色产品的规模化生产，微生物制造有望重塑全球工业体系，推动人类社会向真正的可持续生产模式转型。

中国科学院青岛生物与能源过程研究所系统微生物工程研究组刘丽娟博士为该论文第一作者，张海波研究员为通讯作者。该工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金以及山东省泰山学者等项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2025.100871

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