人工合成微生物组：理性设计、精准构建与应用前景

赵晞泽1,3，姜成英1,3，刘双江1,2,3（1 中国科学院微生物研究所 微生物多样性与资源创新利用全国重点实验室；2 山东大学 微生物改造技术全国重点实验室；3 中国科学院大学 生命科学学院）

摘要：微生物以微生物组或者微生物群落的方式栖居在自然环境或者宿主环境中，这些群落功能多样、蕴藏着改造自然和调控宿主的强大能力，是重要的生物资源，具有巨大的开发潜力，但是天然微生物组的高度复杂性和不可控性以及自然演化和宿主进化的选择性限制了其应用。人工合成微生物组作为组成确定且可调控的“工程微生物组”，具有突破传统菌群局限性的潜能。近年来，人工合成微生物组备受关注，已经成为科学研究和产业发展的热点方向，并且正在尝试应用于环境生物修复、宿主健康管理等各个领域。本文总结了设计人工合成微生物组的3 大核心理念，介绍了自上而下、自下而上等人工合成微生物组构建策略，列举了人工合成微生物组在环境、农业、化工和健康领域的潜在应用，最后剖析了目前该研究领域面临的挑战并提出了建议，为未来人工合成微生物组的设计、构建和应用提供了参考。

关键词：人工合成菌群；工程微生物组；理性设计；构建策略；生物修复；宿主健康