近日，领域权威期刊《合成生物学》刊发我中心博士研究生张旭的特邀综述论文《真核微藻合成生物学研究进展和展望》。该综述立足本中心长期深耕微藻合成生物学的系列科研积累，结合团队前期底盘藻种改造、代谢通路优化、智能育种等相关研究成果，系统梳理真核微藻光合细胞工厂的国内外前沿进展，精准阐释合成生物学技术赋能微藻资源创新利用的核心路径。研究明确，微藻正从传统潜在生物资源迭代为高效功能化底盘平台，为高值天然产物的绿色生物制造、低碳生物产业高质量发展提供了重要的理论支撑与技术参考。
真核微藻具备得天独厚的光合合成优势，可直接利用光能与二氧化碳完成物质合成，高效产出脂质、功能性色素、萜类等高值天然化合物，且培育过程不占用耕地资源、低碳环保，是低成本、可持续的理想生物制造宿主。但长期以来，目标产物合成产量偏低、代谢调控精准度不足等问题，始终制约着微藻产业化规模化应用进程。
针对上述产业痛点，该综述聚焦三大主流藻种，系统剖析其独特的底盘应用优势与产业化潜力。其中，莱茵衣藻被誉为“绿色酵母”，可实现细胞核、叶绿体、线粒体三区室精准遗传操作，基因编辑可塑性极强；微拟球藻具备优异的脂质富集特性，脂质积累量可超过自身干重的60%，是脂质类产物合成的优质载体；三角褐指藻固碳能力突出，贡献全球20%的自然碳固定量，同时是EPA、岩藻黄素等高值活性物质的核心天然来源，兼具生态价值与产业价值。
在遗传编辑技术革新层面，论文重点结合本中心微藻基因编辑技术的迭代研究成果，阐释CRISPR-Cas9技术在微藻精准改造中的突破性应用。团队针对传统编辑效率低、脱靶率高的行业痛点，创新优化编辑体系，将sgRNA嵌入Cas9基因编码区，可使基因编辑效率提升50倍；在代谢网络精准调控领域，重点总结微藻代谢工程改造方面的核心科研进展，系统梳理适配不同底盘藻种的“推-拉-阻”代谢调控策略、细胞器区室化工程、辅因子优化等特色技术方案。多项中心自研改造策略实现了微藻高值产物产量的跨越式提升，形成了成熟的微藻代谢改造技术范式。
针对未来研究方向，论文展望指出，真核微藻合成生物学将聚焦四大核心突破点：定向构建高性能微藻底盘、搭建人工智能驱动的数字化设计体系、实现细胞器空间代谢精准重构、推进藻体资源全组分综合利用。最终构建“二氧化碳减排—资源高效利用—高值产物增值”的一体化绿色产业体系，助力双碳目标落地与生物制造产业升级。
该综述立足本中心多年微藻合成生物学科研积淀，系统梳理本领域的技术迭代成果、应用突破与现存瓶颈，前瞻性预判学科未来发展趋势。相关总结与展望为微藻底盘创新、智能代谢改造、产业化落地研究提供指引，也为国内真核微藻基础研究深化、绿色生物制造产业技术升级提供了重要的参考。
全文链接：https://www.synbioj.com/zh/article/doi/10.12211/2096-8280.2025-106/