应用视界 | 打造益生菌 “耐热猛将”！基于脉冲梯度胁迫的耐高温植物乳杆菌驯化
一、背景介绍
现代生物技术与工业发酵中，微生物常遭遇高底物浓度、极端温度等环境胁迫，抑制菌株生长及产物合成，制约生产效率。传统理性设计受限于微生物代谢网络复杂性与胁迫响应的多基因调控特性，难以突破耐受性提升瓶颈。
微生物适应性进化可有效破解这一难题：例如，韩国Sang Yup Lee团队将大肠杆菌XQ52在逐步升浓的腐胺培养基中连续传代100天，获得高腐胺耐受菌株AXQ52，其耐受性提升源于细胞膜鲁棒性重塑（Yoo-Sung Ko等，Metabolic engineering of Escherichia coli for the high-level production of putrescine，DOI: https://doi.org/10.1016/j.ymben.2026.01.006）。这印证了该策略在挖掘复杂性状调控机制、获得工业菌株中的独特价值。
植物乳杆菌是革兰氏阳性兼性厌氧短杆菌，无内生孢子，广泛应用于食品发酵、益生菌制剂等领域。工业中其易受高温影响导致活性下降，制约发酵效率与产品稳定性，因此开展其耐高温驯化至关重要。
本研究利用全自动微生物适应性进化仪，通过“压力-恢复”交替升温的脉冲梯度胁迫压力控制方式连续传代驯化，筛选耐高温植物乳杆菌，为相关工业场景提供优良生产菌种。
二、EVOL cell温度脉冲梯度适应性进化实验操作
设备完成开机自检后，将活化至对数生长期的植物乳杆菌接种至EVOL cell耗材瓶中，安装设备耗材，设置温度参数，开始运行实验。定期观察设备运行情况，并且及时取样进行菌株性能验证及优良菌株保藏。
参数设置：
温度梯度（℃）：37-46℃“压力-恢复”交替循环脉冲梯度；
接种量：2%；
检测周期：120min；
传代时间：12~24h，根据生长情况适当调整。
三、EVOL cell运行实验结果
以37℃为初始生长温度，根据菌液OD长势，脉冲梯度逐级调整驯化温度，全自动连续传代146次，持续运行超100天，获得在44.5℃温度生长条件下具有稳定的生长性能的植物乳杆菌。
图1 植物乳杆菌脉冲梯度耐高温驯化生长曲线
图2 驯化菌株44.5℃高温验证（左：初始菌株，右：44.5℃驯化菌株）及OD₆₀₀值对比图
对驯化后的植物乳杆菌菌株进行耐热性验证，结果显示：驯化菌株在44.5℃环境下培养48h后OD₆₀₀值升高至3.22，96h后OD₆₀₀值为3.06，而初始菌株在该温度下未观测到生长。
四、天木生物EVOL cell仪器为微生物适应性进化提供高效的自动化解决方案
本实验以植物乳杆菌为研究对象，利用EVOL cell脉冲梯度胁迫压力控制功能，开展耐高温性能适应性进化研究，旨在提升菌株在高温生长胁迫下的生长能力。经146代连续自动传代进化，成功获得可在44.5℃稳定生长的植物乳杆菌菌株；该驯化菌株在44.5℃培养48h后OD₆₀₀值达3.22，96h为3.06，初始菌株则无生长迹象。实验全程实现无人值守，由仪器自动化完成操作，大幅降低人工工作量、提升实验效率，为微生物育种提供了高效解决方案。
EVOL cell可实现环境氧分压调控、温度控制、化学因子梯度添加等多种适应性进化策略，能灵活调整压力条件，开展单因素或多因素实验；仪器操作简便，可自动传代、自动稀释并添加化学因子，还能实时监测多维度数据、支持实时取样检测，培养性能优异，让微生物培养与适应性进化工作更高效省力。
应用视界 | 打造益生菌 “耐热猛将”！基于脉冲梯度胁迫的耐高温植物乳杆菌驯化
一、背景介绍
现代生物技术与工业发酵中，微生物常遭遇高底物浓度、极端温度等环境胁迫，抑制菌株生长及产物合成，制约生产效率。传统理性设计受限于微生物代谢网络复杂性与胁迫响应的多基因调控特性，难以突破耐受性提升瓶颈。
微生物适应性进化可有效破解这一难题：例如，韩国Sang Yup Lee团队将大肠杆菌XQ52在逐步升浓的腐胺培养基中连续传代100天，获得高腐胺耐受菌株AXQ52，其耐受性提升源于细胞膜鲁棒性重塑（Yoo-Sung Ko等，Metabolic engineering of Escherichia coli for the high-level production of putrescine，DOI: https://doi.org/10.1016/j.ymben.2026.01.006）。这印证了该策略在挖掘复杂性状调控机制、获得工业菌株中的独特价值。
植物乳杆菌是革兰氏阳性兼性厌氧短杆菌，无内生孢子，广泛应用于食品发酵、益生菌制剂等领域。工业中其易受高温影响导致活性下降，制约发酵效率与产品稳定性，因此开展其耐高温驯化至关重要。
本研究利用全自动微生物适应性进化仪，通过“压力-恢复”交替升温的脉冲梯度胁迫压力控制方式连续传代驯化，筛选耐高温植物乳杆菌，为相关工业场景提供优良生产菌种。
二、EVOL cell温度脉冲梯度适应性进化实验操作
设备完成开机自检后，将活化至对数生长期的植物乳杆菌接种至EVOL cell耗材瓶中，安装设备耗材，设置温度参数，开始运行实验。定期观察设备运行情况，并且及时取样进行菌株性能验证及优良菌株保藏。
参数设置：
温度梯度（℃）：37-46℃“压力-恢复”交替循环脉冲梯度；
接种量：2%；
检测周期：120min；
传代时间：12~24h，根据生长情况适当调整。
三、EVOL cell运行实验结果
以37℃为初始生长温度，根据菌液OD长势，脉冲梯度逐级调整驯化温度，全自动连续传代146次，持续运行超100天，获得在44.5℃温度生长条件下具有稳定的生长性能的植物乳杆菌。
图1 植物乳杆菌脉冲梯度耐高温驯化生长曲线
图2 驯化菌株44.5℃高温验证（左：初始菌株，右：44.5℃驯化菌株）及OD₆₀₀值对比图
对驯化后的植物乳杆菌菌株进行耐热性验证，结果显示：驯化菌株在44.5℃环境下培养48h后OD₆₀₀值升高至3.22，96h后OD₆₀₀值为3.06，而初始菌株在该温度下未观测到生长。
四、天木生物EVOL cell仪器为微生物适应性进化提供高效的自动化解决方案
本实验以植物乳杆菌为研究对象，利用EVOL cell脉冲梯度胁迫压力控制功能，开展耐高温性能适应性进化研究，旨在提升菌株在高温生长胁迫下的生长能力。经146代连续自动传代进化，成功获得可在44.5℃稳定生长的植物乳杆菌菌株；该驯化菌株在44.5℃培养48h后OD₆₀₀值达3.22，96h为3.06，初始菌株则无生长迹象。实验全程实现无人值守，由仪器自动化完成操作，大幅降低人工工作量、提升实验效率，为微生物育种提供了高效解决方案。
EVOL cell可实现环境氧分压调控、温度控制、化学因子梯度添加等多种适应性进化策略，能灵活调整压力条件，开展单因素或多因素实验；仪器操作简便，可自动传代、自动稀释并添加化学因子，还能实时监测多维度数据、支持实时取样检测，培养性能优异，让微生物培养与适应性进化工作更高效省力。
