活性污泥里的"微生物盲盒"，我们这样拆！

· 广度挖掘：RAcolony高通量菌落智能筛选系统，通过“微观图像+拉曼光谱”双模态表型分析，实现对可培养菌株的高效、低冗余筛选，最大限度拓宽菌种资源库的物种多样性。

· 深度解析：PRECI SCS可视化单细胞分选仪，结合稳定同位素探针（SIP）技术，实现对特定功能微生物（如污染物降解菌）的原位、精准捕获与分选，深入解析其基因功能，直击“不可培养”难题。

取活性污泥为样本，样品处理后，进行涂布培养，全皿146个菌落，经RAcolony基于图像与拉曼光谱的去重筛选后，最终选取的16个菌落，其微观形态与拉曼光谱如图2所示。结果显示去重效果显著，各菌落在形态和分子光谱层面均存在明显差异。

图1 RAcolony“去重”筛选后16个菌落微观图像和拉曼光谱

该样本同步进行人工筛选，全皿146个菌落，实验者根据经验挑取了13个菌落，测序结果如表1所示，RAcolony的筛选效率显著高于人工挑选。

表1 RAcolony与传统人工筛选的比较

将传统平板分离法与13C标记单细胞拉曼光谱（Raman-SIP）技术对比结合，实现活性污泥中双酚A（BPA）降解菌的原位识别、功能验证与基因解析。

图2 活性污泥中双酚A降解菌单细胞筛选流程图^[1]

· 精准锁定功能菌： 通过Raman-¹³C SIP技术，成功识别出在原位环境中主动代谢13C-BPA的活性细胞。

· 物种鉴定： 利用PRECI SCS分选这些功能细胞并进行测序，发现其主要归属于Pseudomonas（91.4%）和Comamonas（8.6%）两属，明确了它们是BPA降解的核心功能菌群，这与传统平板法获得的结果既有重合也有差异，揭示了原位真实的功能图景。

· 机制解析：宏基因组解析标明，分选细胞含苯环裂解及苯丙氨酸合成相关基因，明确了BPA从“降解-碳利用-生物合成”的完整代谢链；

图3 污泥细菌在13C-双酚A中暴露3天后的单细胞可视化及拉曼光谱图^[2]

(a)载玻片上的细胞；(b)细胞的三维图像；(c)拉曼光谱；(d)分选前和(e)分选后的HOOKE分选芯片，粉色箭头指示分选后的单细胞位置。

RAcolony解决可培养资源获取的效率和广度问题，而PRECI SCS则攻克原位功能解析和不可培养资源的深度难题。这一筛选工具平台，将加速从活性污泥这一“黑箱”中发掘新物种、新基因和新功能的过程，推动环保科技的持续创新。

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