微流控黑科技：一滴液滴，守住微藻生物多样性
一项发表在《ScientificReports》的最新研究，这是将油包水微流控液滴（WODL）技术用于天然微藻的高通量筛选。研究通过模拟藻群与自然海域藻群对照的实验，证实液滴培养可显著维持微藻物种多样性，为微藻资源开发、工业菌株筛选提供全新技术路径。
研究背景
微藻是当下极具潜力的生物资源，不仅能产出脂质、类胡萝卜素等高价值物质，固碳效率更是陆地植物的10—50倍，在碳中和、水产养殖、环境修复等领域都有重要作用。但想要从自然环境中高效筛选出优质微藻菌株，传统方法一直存在明显短板。琼脂平板培养耗时长达1—2个月，只适用于少数能形成菌落的物种；梯度稀释法很难捕获稀有藻种；移液枪分离精度高但通量太低，无法规模化；流式分选则容易因高压、激光损伤细胞，导致培养成功率偏低。
更关键的问题是，传统批量混合培养会出现严重的“优胜劣汰”。快速生长的藻种会抢占营养、抑制其他物种，最终导致大量慢速生长、低丰度的珍贵藻种消失，群落多样性大幅丢失。
核心发现
多种形态微藻可在1nL油包水液滴中正常增殖，生长水平与常规培养相当或更优。液滴的物理隔离可消除种间竞争，显著抑制优势藻种过度扩张，更好保留原始群落结构。无论是人工模拟群落，还是自然海域野外群落，液滴培养的物种丰富度、均匀度、多样性指数均显著优于常规批量培养。该技术可实现单细胞封装—培养—筛选的一体化，通量达每分钟10万级，适配难培养、不成菌落、低丰度微藻。
研究分析
研究设置两组对照：人工构建的模拟微藻群落、取自日本五所湾的自然野外群落，分别进行液滴培养与常规批量培养，并以初始样本为参照。
以四膜藻（Tetraselmistetrathele）为七种微藻的代表的叠加荧光图像，在(a)0小时和(b)96小时封装在液滴中。比例尺：200μm。模拟群落在96小时的明场图像(c,d)液滴样品和(e)常规培养样品。比例尺：100μm。
在模拟群落中，常规培养下硅藻快速占据绝对优势，占比超90%，其他藻种被严重压制；液滴组中各物种比例均衡，多样性稳定保持。在野外自然样本中，常规培养后可检测属数仅11–13个，而液滴培养检出22–26个属，约为批量组的1.9倍，Chao1、Shannon等多样性指标显著更高。机制上，液滴实现单细胞独立培养，阻断营养竞争与化感抑制，让弱势、慢速、稀有藻种得以存活，从而最大程度还原自然群落组成。
研究结论
本研究首次证实，油包水微流控液滴系统可用于天然微藻的高通量筛选，并在保护物种多样性上显著优于传统方法。该技术兼具高通量、高兼容性、高保真性三大优势，能覆盖传统方法难以获取的稀有与难培养藻种，缩短筛选周期、提升筛选成功率。
研究为微藻种质资源挖掘、工业高产藻株选育、生态环境监测提供了底层技术支撑，推动微藻生物技术向高效、精准、规模化方向升级，助力碳中和与生物制造产业发展。
