综述：真菌生物技术对可持续应用的重要性

这篇综述系统阐述了真菌生物技术如何通过多组学特征、分子修饰和人工智能驱动的设计-构建-测试-学习（DBTL）循环，为可持续发展目标（SDGs）提供创新解决方案。作者重点探讨了工程化曲霉（Aspergillus）和链孢霉（Neurospora）在食品、医药、环境修复等领域的应用潜力，强调其基因组可塑性、次级代谢产物（SMs）多样性及AI驱动的菌株优化对生物经济的关键作用。

　　

真菌生物技术与可持续发展目标

真菌生物技术正成为实现联合国可持续发展目标（SDGs）的核心驱动力。通过降解污染物、生产生物燃料和增强作物抗逆性，真菌在环境修复（SDG 6）、清洁能源（SDG 7）和农业可持续性（SDG 2）等领域展现出独特优势。例如，白腐真菌（如Irpex）通过木质素过氧化物酶选择性降解木质素，显著提升生物质转化效率；而丛枝菌根真菌（AMFs）通过分泌β-1,3-葡聚糖酶等防御酶，减少农作物对化学农药的依赖。

多组学与AI驱动的菌株优化

真菌的代谢多样性远超细菌，其生物合成基因簇（BGCs）可产生四倍于细菌的次级代谢产物。人工智能通过DBTL循环加速了菌株开发：在设计阶段，梯度提升机（GBM）模型预测最优基因编辑位点；构建阶段采用CRISPR-Cas9和双向启动子（如A. oryzae的ergothioneine通路改造）；测试阶段通过高通量筛选验证酶活性（如碱性漆酶产量提升20倍）。

营养与医药领域的突破

药用真菌（如灵芝、冬虫夏草）富含多糖和萜类化合物，具有免疫调节功能。工程化A. oryzae通过过表达倍半萜合酶，使二萜产量提升20倍；其分泌的碳水化合物活性酶（CAZymes）还能改善面包质地（如木聚糖酶增加体积）和果汁出汁率（果胶酶降低粘度）。在制药领域，漆酶和转氨酶催化氧化反应，用于他汀类药物的绿色合成。

环境修复与碳循环

丝状真菌（如Neurospora intermedia）通过纤维素酶降解农业废弃物，而黄孢原毛平革菌（Phanerochaete）的锰过氧化物酶可分解农药（如氯氰菊酯）。真菌菌丝体还能吸附重金属（如Cr⁶⁺还原为Cr³⁺），其固碳潜力相当于全球森林储量的30%。

挑战与未来方向

当前瓶颈包括非模式真菌基因注释不足（仅15%基因功能明确）和共生真菌（如AMFs）基因操作困难。固态发酵（SSF）和整合生物加工（CBP）有望降低生产成本，而卷积神经网络（CNN）将优化真菌群落的空间分布预测。未来需通过全生命周期评估（LCA）验证其碳足迹，推动真菌技术从实验室走向规模化应用。