《Environmental Microbiology Reports》：Network Component Analysis Can Identify Potential Axenisation Strategies Circumventing Antibiotic-Use for Phototrophic Eukaryotic Microalgae
编辑推荐：
本综述系统分析百年微藻无菌化研究，首次运用网络成分分析（NCA）技术解析抗生素替代方案。研究针对硅藻、甲藻和绿藻三大类群，分别提出“过滤?洗涤?微挑选”和“微挑选?传代培养?流式细胞术”的优化无抗生素流程，并强调需结合显微镜检、细胞计数（平板法）和测序（16S/18S）进行无菌验证，为可持续微生物研究提供新范式。
微藻无菌化技术百年演进：从抗生素依赖到精准物理策略
引言
无菌培养作为微生物研究的基石，在微藻研究领域却面临独特挑战。自然界中超过90%的微藻与细菌、真菌等微生物共生，形成复杂群落。这种共生关系虽对生态研究至关重要，却成为精准生物学研究的干扰因素。传统抗生素法虽简便易行，却引发耐药菌滋生和微藻生长抑制双重困境。本文通过系统分析63篇核心文献，首次运用网络成分分析（NCA）技术，绘制出针对不同微藻类群的无抗生素无菌化技术路线图。
方法学革新：网络成分分析技术破局
研究团队采用创新的网络成分分析（NCA）方法，将24种无菌化技术抽象为网络节点，通过计算节点连接密度和相对位置，识别出具有协同效应的技术组合。该方法突破传统叙述性综述的局限，能够可视化呈现技术间的因果关联，识别替代技术路径。文献检索采用双阶段策略，先通过结构化查询获取52篇文献，再经引文网络分析补充11篇文献，确保数据完整性。
类群特异性技术路线图
针对硅藻类群，研究揭示“过滤-洗涤-微挑选”技术组合形成高密度网络集群（密度值0.36）。该物理方法组合成功率达86%，特别适用于具有硅质外壳的硅藻物种。其中微挑选技术虽需专业训练，但可精准分离单个藻细胞与附着菌群。
对于甲藻类群，NCA分析显示“微挑选-传代培养-流式细胞术”形成最强技术集群（密度值0.67）。流式细胞术能高效分选具有鞭毛的甲藻细胞，成功率高达92%。值得注意的是，甲藻对抗生素敏感度较高，物理方法组合反而更具优势。
绿藻类群的技术网络最为复杂，19种方法形成的网络密度仅0.11。虽然“平板划线-流式细胞术→超声处理”组合显示出潜力，但各类技术间协同性较弱，反映出现有研究尚未找到普适性解决方案。
抗生素使用现状与局限
数据分析显示，氨基糖苷类（链霉素、卡那霉素）和青霉素类（氨苄青霉素）是最常用抗生素，中位浓度分别为100mg/L、200mg/L和100mg/L。42篇文献报道了12类抗生素的复杂组合方案，但抗生素诱导的藻细胞叶绿体漂白现象严重影响后续培养。特别值得注意的是，部分微藻能够代谢抗生素，导致处理效果不稳定。
无菌验证技术三重奏
研究强调无菌验证需采用“显微镜检+细胞计数+分子检测”三重验证体系。显微镜技术（共聚焦/荧光/相差显微镜）在42项研究中应用最广，能直观检测紧密附着菌群；平板计数法（36项研究）可验证微生物活性，但检测限受培养基影响；16S/18S测序（18项研究）灵敏度最高（10cells/mL），但无法区分活菌与DNA残留。流动细胞术结合活/死染色可作为补充手段，但对藻-菌聚集体识别存在局限。
文化收藏机构的实践智慧
对CCAP、Bigelow等四大微藻库的调研揭示重要现象：多数机构避免过度无菌化处理。CSIRO专家指出“许多藻株在无菌状态下生长不良，可能依赖细菌合成的维生素等因子”。NIES则完全采用洗涤和微挑选等物理方法，强调严格无菌操作技术的重要性。这种实践认知与实验室研究形成有趣对照，暗示绝对无菌化并非总是最优选择。
技术挑战与前沿突破
细胞内共生菌成为无菌化最大挑战。如甲藻Symbiodiniaceae细胞中存在的内共生菌，可通过有丝分裂垂直传播，传统抗生素难以触及。研究显示，三维荧光原位杂交（3D-FISH）技术能有效监测这类隐蔽污染源。
培养基设计同样关键。案例显示，Euglena gracilis在含碳源的Cramer-Myers培养基中能耐受抗生素处理，而在人工海水中则因叶绿体损伤导致培养失败。这表明培养基成分应与无菌化方法协同优化。
未来展望与技术演进
网络成分分析方法为微藻无菌化研究提供了全新视角，但其效果依赖于数据质量和数量。当前研究存在明显地域偏倚，81个硅藻物种数据仅来自11篇文献，且样本多集中于北半球。未来需要更多高质量研究，特别是针对稀有藻种和特殊共生体系的技术开发。
随着单细胞技术和微流控技术的进步，无菌化技术正向着更精准、更自动化的方向发展。而宏基因组学的发展则促使科研人员重新思考无菌化的必要性——在有些研究场景中，保留特定功能菌群可能比绝对无菌更具科学价值。
这项系统分析不仅为实验研究提供实用技术路线图，更启示我们：在微生物研究领域，技术选择需建立在对生物体生态特性的深刻理解之上。无菌化不是终点，而是精准研究的新起点。
