随着生物制造产业快速发展，通过基因敲除、过表达、代谢通路重构、CRISPR基因组编辑等手段改造工业微生物底盘细胞，构建高效合成化学品、酶制剂、天然产物的工程菌株，已成为当前研究热点。工业微生物涵盖革兰氏阴性菌、厚壁菌、丝状真菌与非模式酵母，不同菌种细胞壁组成差异巨大；丝状真菌胞内大量黑色素、葡聚糖、多酚类物质极易与核酸共沉淀，严重抑制Taq DNA聚合酶活性，常造成PCR扩增失败、测序数据失真。
核酸提取是所有下游分子实验的起点。传统手工提取流程包含裂解、沉淀、多次离心、上清转移等步骤，依赖操作人员经验，样本通量低、有机溶剂毒性大，难以满足突变株大规模筛选需求。自动化磁珠法核酸纯化凭借封闭体系、程序化操作、可高通量并行处理等优势，逐步替代传统手工方法。博清生物科技（南京）有限公司研发的BHT-16T核酸提取仪基于超顺磁珠分离技术，搭载精准温控模块、多档位振荡裂解系统，内置紫外消毒与气溶胶防控结构，支持自定义提取程序，开放试剂体系，可灵活适配细菌、真菌等多种微生物样本。
一、材料与方法
（一）实验仪器与试剂
1、实验设备：博清生物BHT-16T核酸提取仪；微量分光光度计；荧光定量PCR仪；琼脂糖电泳系统；高速冷冻离心机。
2、菌株：改造型大肠杆菌、工程枯草芽孢杆菌、基因编辑黑曲霉、重组酿酒酵母。
3、试剂：微生物基因组磁珠提取试剂盒、总RNA提取试剂盒；手工酚 - 氯仿提取试剂；核酸电泳染料；qPCR 预混液。
（二）微生物培养与样本制备
各菌株采用对应液体培养基摇瓶培养，收集对数生长期菌体；菌体生理盐水洗涤2次，调整菌体浓度统一上样量，分为两组：自动化提取组（博清生物核酸提取仪）、手工酚 - 氯仿对照组。丝状真菌样本增加机械珠磨裂解步骤，程序内置振荡裂解模块适配厚细胞壁微生物。
（三）核酸提取流程
自动化提取流程（博清生物BHT-16T）
1、菌体样本转移至反应条，加入裂解液与磁珠；
2、仪器载入预设微生物提取程序：温控裂解、振荡结合、磁珠吸附、多步洗涤、核酸洗脱；全程自动化运行，约40min完成16样本；
3、洗脱核酸直接收集，标记待检测。
手工提取流程
采用经典酚 - 氯仿抽提、乙醇沉淀法，全程人工操作，同步处理相同数量平行样本。
（四）核酸质量检测指标
1、产量与纯度：微量分光光度计测定A260/A280、A260/A230；
2、完整性：琼脂糖凝胶电泳观察基因组条带完整性；
3、稳定性：设置生物学平行与技术平行，计算批次间变异系数CV；
4、下游适用性：提取DNA作为模板进行目标基因PCR鉴定；RNA用于qRT-PCR基因表达检测。
二、结果与分析
（一）核酸纯度与提取产量对比
手工提取组核酸A260/A280波动范围宽，部分黑曲霉样本A260/A230偏低，提示多糖、多酚杂质残留；博清生物核酸提取仪自动化纯化样本A260/A280稳定1.80~2.00，A260/A230＞2.0，说明蛋白、多糖、次生代谢抑制物去除效果更优。
对于枯草芽孢杆菌、黑曲霉这类细胞壁坚硬、杂质丰富的工业微生物，自动化流程依靠程序化洗涤体系，有效减少共纯化杂质。在同等菌体投入量下，自动化提取核酸产量稳定，平行样本之间差异更小，批次变异系数显著低于手工操作。
（二）核酸完整性电泳结果
琼脂糖电泳显示：博清生物仪器提取基因组DNA条带清晰，无明显弥散降解；手工提取样本易出现拖尾，部分样本存在核酸降解现象。原因在于手工操作反复移液、长时间敞口操作增加核酸酶降解风险；自动化体系封闭运行，减少样本暴露，更好保护核酸完整性，适合需要长片段DNA的基因组测序、大片段基因克隆实验。
（三）下游分子生物学实验验证
以提取核酸为模板开展工程菌株基因型鉴定PCR：自动化提取核酸模板扩增条带明亮、无非特异性杂带；部分手工提取黑曲霉样本出现扩增微弱甚至阴性结果，证实杂质抑制扩增反应。
采用自动化提取总RNA进行qRT-PCR检测改造菌株目标通路基因转录水平，扩增曲线重复性良好，Ct值平行性优异，满足工业微生物代谢改造中基因表达定量分析需求。
（四）仪器适配工业微生物改造场景优势
1、程序可自定义：针对细菌、酵母、丝状真菌不同裂解难度，自由调整裂解温度、振荡时长、洗涤次数，适配多样化工业底盘微生物；
2、操作通量灵活：支持 1~16 样本独立运行，适合小规模条件摸索与中等通量突变株筛选，契合微生物改造实验室日常研发节奏；
3、污染风险可控：内置紫外消毒、气溶胶防控设计，有效避免工程菌核酸交叉污染，防止突变株鉴定出现假阳性；
4、节省人力：样本上样后无需持续值守，实验人员可同步开展转化、发酵、表型检测等工作，提升菌种改造整体研发效率；
5、开放试剂平台：可搭配商用磁珠试剂盒，降低长期耗材使用成本。
三、讨论
工业微生物改造研究对核酸样本提出双重要求：充足产量、高纯度、低抑制物、批次高度可重复。传统手工方法难以满足高通量突变文库筛选、多批次工程菌株平行验证需求。大量研究证实，核酸前处理偏差会直接造成基因型鉴定误判、转录组数据偏移，误导代谢改造菌株表型机理分析。
本研究证实，博清生物BHT-16T核酸提取仪依靠标准化磁珠纯化流程，能够高效处理多种模式与非模式工业微生物，有效去除真菌黑色素、胞外多糖等强 PCR 抑制物，获得适用于 PCR、qPCR、基因测序、克隆实验的高质量核酸。相较于进口设备，该设备体积紧凑、操作门槛低，程序编辑简单，更适配国内中小型合成生物学、生物制造实验室。
同时实验也发现，对于高度木质纤维素降解真菌、胞内大量油脂积累的产油微生物，需要搭配强化裂解程序与优化裂解缓冲液；后续可进一步针对特殊工业微生物开发专属自动化提取程序包，拓展应用边界。在未来大规模自动化菌种筛选平台建设中，该核酸提取仪可作为上游样本前处理单元，与荧光定量 PCR 仪、菌落挑选系统联动，搭建一体化工业微生物改造筛选工作流。
博清生物科技（南京）有限公司研发的核酸提取仪可稳定完成大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉等典型工业改造微生物基因组 DNA 与总 RNA 自动化提取。相比传统手工提取方法，提取核酸纯度更高、杂质去除效果更佳，核酸完整性好，平行样本重复性显著提升；纯化产物可直接应用于工程菌株基因型鉴定、荧光定量基因表达分析、基因测序等工业微生物改造核心分子实验。仪器通量灵活、程序开放、防污染设计完善，能够简化微生物核酸前处理流程，降低人为操作误差，适合合成生物学、工业微生物菌种改造实验室标准化样本制备，为绿色生物制造底盘细胞改造研究提供可靠自动化技术支撑。
