近日，江苏大学生物质能源研究院朱道辰团队在《Insect Science》上发表题目为“Single-cell micoliter droplet screening microfluidic system enables high-throughput isolation and cultivation of lignin-degrading bacteria from the termite gut”的研究成果，即《基于单细胞微升液滴的微流控系统助力高通量分离培养白蚁肠道木质素降解菌》。该研究首次将高通量微升级液滴培养组学系统（MISS Cell） 应用于白蚁肠道微生物研究，为挖掘难培养的微生物功能资源提供了强大的方法学工具。
研究背景
木质素是植物生物质的关键组分之一，其高效降解与转化是生物质资源化利用的难点。白蚁肠道作为一个天然的木质纤维素降解系统，蕴藏着大量未被培养的微生物资源，尤其在木质素降解方面具有巨大潜力。然而，传统琼脂平板法难以全面获取其中的微生物多样性，严重制约了相关微生物资源的开发与利用。
研究方法
本研究以高等白蚁（Nasutitermes tiantongensis）为样本，将其肠道微生物悬液分别通过以下两种方法进行培养：
· 传统琼脂平板法：使用木质素作为唯一碳源的固体培养基进行划线分离。
· MISS Cell方法：基于液滴微流控技术，将肠道菌群单分散至独立的微升级液滴中。每个液滴为一个封闭独立的液体限域空间，有效避免了菌落间竞争，为弱势及难培养菌株的生长提供了理想环境。
研究采用16S rRNA基因扩增子测序技术，对两种方法获得的菌株进行了系统的多样性比较分析。
研究结果
1.
分离效率显著提升
MISS Cell系统共分离出477个木质素降解细菌菌落，而传统方法仅获得73个，菌落数量提升约6.5倍，显示出其在微生物分离效率方面的显著优势。
2. 物种多样性捕获能力增强
o 两种方法共获得97个操作分类单元（OTUs）。其中，MISS Cell方法独有46个（47.42%），传统方法独有20个（20.62%）。
o MISS Cell系统获得的OTU总数较传统方法高出16.7%。
o 约70%的OTUs在物种水平上未被分类，表明该系统是获取未培养微生物资源的有效工具。
3.
群落结构差异
两种方法均成功捕获了变形菌门、厚壁菌门等主要细菌类群，但在属级分类水平上，MISS
Cell展现了更丰富的物种组成，成功获得了包括链霉菌、假单胞菌在内的多种已知功能菌属，同时包含了大量未分类的微生物类群。
研究结论
本研究表明，MISS Cell系统通过其独特的微液滴培养体系，能够更高效、更全面地分离白蚁肠道中的木质素降解细菌，有效突破了传统培养方法的技术局限。该技术为复杂环境样本中难培养微生物的资源挖掘和功能开发提供了可靠的技术支持。
关于MISS cell
高通量微升级液滴培养组学系统(Single-cell Microliter-droplet Culture Omics System,MISS cell culture omics)是基于液滴微流控技术开发的微型化高通量单细胞培养及分选装备，单次运行实验可以处理约5000-20000个液滴（500-4000个单克隆)，液滴生成后存储于高透气性管路中进行孵育(0-60天)，最后通过光学信号（OD、荧光、化学发光等）进行检测分选，实现对环境菌群在单细胞水平上的分离培养，将目标液滴分选保存至多孔板中。
四大优势
1、 液滴体系
MISS cell的核心优势源于其独特的微升级液滴体系设计，微液滴即独立反应器，相对于传统琼脂平板法分离培养获得物种丰富度更高。
2、 高效分离培养
MISS cell为每个微生物细胞创造独立、均一的微液滴培养环境，可以有效避免交叉污染及菌落间竞争抑制，为低丰度、难培养菌株提供最佳生长条件。
3、 自动化程度高
MISS cell在样本上机后，从制备、孵育、检测、分选及目标液滴收集全流程自动化，单批次支持10块96孔板自动更换与收集。
4、 应用场景丰富
MISS cell在细菌、酵母、霉菌、放线菌、藻类等高通量筛选；环境微生物分离与筛选；厌氧菌、固氮菌等特殊气体环境微生物培养筛选；酶进化、抗体筛选、药物筛选、合成生物学等场景均能高效应用。
近日，江苏大学生物质能源研究院朱道辰团队在《Insect Science》上发表题目为“Single-cell micoliter droplet screening microfluidic system enables high-throughput isolation and cultivation of lignin-degrading bacteria from the termite gut”的研究成果，即《基于单细胞微升液滴的微流控系统助力高通量分离培养白蚁肠道木质素降解菌》。该研究首次将高通量微升级液滴培养组学系统（MISS Cell） 应用于白蚁肠道微生物研究，为挖掘难培养的微生物功能资源提供了强大的方法学工具。
研究背景
木质素是植物生物质的关键组分之一，其高效降解与转化是生物质资源化利用的难点。白蚁肠道作为一个天然的木质纤维素降解系统，蕴藏着大量未被培养的微生物资源，尤其在木质素降解方面具有巨大潜力。然而，传统琼脂平板法难以全面获取其中的微生物多样性，严重制约了相关微生物资源的开发与利用。
研究方法
本研究以高等白蚁（Nasutitermes tiantongensis）为样本，将其肠道微生物悬液分别通过以下两种方法进行培养：
· 传统琼脂平板法：使用木质素作为唯一碳源的固体培养基进行划线分离。
· MISS Cell方法：基于液滴微流控技术，将肠道菌群单分散至独立的微升级液滴中。每个液滴为一个封闭独立的液体限域空间，有效避免了菌落间竞争，为弱势及难培养菌株的生长提供了理想环境。
研究采用16S rRNA基因扩增子测序技术，对两种方法获得的菌株进行了系统的多样性比较分析。
研究结果
1.
分离效率显著提升
MISS Cell系统共分离出477个木质素降解细菌菌落，而传统方法仅获得73个，菌落数量提升约6.5倍，显示出其在微生物分离效率方面的显著优势。
2. 物种多样性捕获能力增强
o 两种方法共获得97个操作分类单元（OTUs）。其中，MISS Cell方法独有46个（47.42%），传统方法独有20个（20.62%）。
o MISS Cell系统获得的OTU总数较传统方法高出16.7%。
o 约70%的OTUs在物种水平上未被分类，表明该系统是获取未培养微生物资源的有效工具。
3.
群落结构差异
两种方法均成功捕获了变形菌门、厚壁菌门等主要细菌类群，但在属级分类水平上，MISS
Cell展现了更丰富的物种组成，成功获得了包括链霉菌、假单胞菌在内的多种已知功能菌属，同时包含了大量未分类的微生物类群。
研究结论
本研究表明，MISS Cell系统通过其独特的微液滴培养体系，能够更高效、更全面地分离白蚁肠道中的木质素降解细菌，有效突破了传统培养方法的技术局限。该技术为复杂环境样本中难培养微生物的资源挖掘和功能开发提供了可靠的技术支持。
关于MISS cell
高通量微升级液滴培养组学系统(Single-cell Microliter-droplet Culture Omics System,MISS cell culture omics)是基于液滴微流控技术开发的微型化高通量单细胞培养及分选装备，单次运行实验可以处理约5000-20000个液滴（500-4000个单克隆)，液滴生成后存储于高透气性管路中进行孵育(0-60天)，最后通过光学信号（OD、荧光、化学发光等）进行检测分选，实现对环境菌群在单细胞水平上的分离培养，将目标液滴分选保存至多孔板中。
四大优势
1、 液滴体系
MISS cell的核心优势源于其独特的微升级液滴体系设计，微液滴即独立反应器，相对于传统琼脂平板法分离培养获得物种丰富度更高。
2、 高效分离培养
MISS cell为每个微生物细胞创造独立、均一的微液滴培养环境，可以有效避免交叉污染及菌落间竞争抑制，为低丰度、难培养菌株提供最佳生长条件。
3、 自动化程度高
MISS cell在样本上机后，从制备、孵育、检测、分选及目标液滴收集全流程自动化，单批次支持10块96孔板自动更换与收集。
4、 应用场景丰富
MISS cell在细菌、酵母、霉菌、放线菌、藻类等高通量筛选；环境微生物分离与筛选；厌氧菌、固氮菌等特殊气体环境微生物培养筛选；酶进化、抗体筛选、药物筛选、合成生物学等场景均能高效应用。
