張 鑫，梁建東*，田維毅，梁宗琦

1貴州中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院；2貴州大學(xué)真菌資源研究所，貴陽 550025

微生物是新型天然產(chǎn)物的重要來源，在藥物發(fā)現(xiàn)等領(lǐng)域具有不可替代的應(yīng)用[1]。如今，隨著宏基因組學(xué)技術(shù)的發(fā)展，賦予了挖掘微生物天然產(chǎn)物的新內(nèi)涵?；蚪M測(cè)序顯示，微生物基因組，尤其是真菌基因組，包含大量的基因簇，具有比預(yù)期更加豐富的天然產(chǎn)物，它們可能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)更多樣化的次生代謝物，但是在傳統(tǒng)的培養(yǎng)條件下，許多微生物基因簇保持沉默。近年已發(fā)展了一些激活這些神秘基因的手段，其中，基于微生物組學(xué)原理及方法的合成微生物群落共培養(yǎng)研究正在興起[2]。筆者從合成微生物群落共培養(yǎng)的價(jià)值與構(gòu)建方法、共培養(yǎng)產(chǎn)物的檢測(cè)和微生物群落的共培養(yǎng)應(yīng)用等方面對(duì)國內(nèi)外有關(guān)合成微生物群落共培養(yǎng)的研究進(jìn)行概述，旨在為合成微生物群落共培養(yǎng)的進(jìn)一步深入研究及開發(fā)應(yīng)用提供參考。

1 合成微生物群落的共培養(yǎng)體系

合成微生物群落是在成分明確的基質(zhì)條件下，人工創(chuàng)建的兩個(gè)或多個(gè)物種共培養(yǎng)的微生物群體系[3]。合成微生物群落通過微生物之間的相互作用實(shí)現(xiàn)特定功能，其中的微生物能夠通過相互交流和分工行使不同的復(fù)雜功能，具有復(fù)雜度低、可控性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。合成微生物群落中存在多種相互作用，這些相互作用可以通過改變細(xì)胞間交流、物種代謝作用以及空間結(jié)構(gòu)等方式進(jìn)行調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)合成群落的改造[4]。在自然界和人類社會(huì)中，微生物群落在生物地球化學(xué)循環(huán)[5]，食物生產(chǎn)[6]，工業(yè)過程[7]以及人類健康和疾病[8]中皆發(fā)揮著重要作用。然而，傳統(tǒng)的微生物研究方法(如純分離和純培養(yǎng)等方法)一定程度上卻又制約著微生物的研究和應(yīng)用。實(shí)則，微生物在自然界中，經(jīng)常以防御或營養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)生活在群落中，它們的相互作用產(chǎn)生多種次級(jí)代謝物。如，在細(xì)菌或真菌的生長(zhǎng)環(huán)境中(土壤，根際，植物，粘膜和腸等)，微生物持續(xù)地相互作用，會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜調(diào)節(jié)機(jī)制的激活，進(jìn)而促使高度多樣化的天然產(chǎn)物的生物合成，例如信息素，防御分子和參與共生關(guān)聯(lián)的代謝物。此外，應(yīng)激誘導(dǎo)分子(誘導(dǎo)子)表現(xiàn)出特異性的抗微生物，抗癌，和植物毒性活性[9]。為了發(fā)現(xiàn)新藥物，人們可借助這些相互作用，在化學(xué)生態(tài)學(xué)研究的框架內(nèi)，模仿自然存在的群落，構(gòu)建(合成)一個(gè)人工群落，如，專門用于研究群落成員間對(duì)抗區(qū)天然產(chǎn)物誘導(dǎo)(主要發(fā)現(xiàn)新的活性化合物)的合成群落[10]。為進(jìn)一步拓寬待研究物種和代謝產(chǎn)物的多樣性，研究者們基于微生物群落中菌株間發(fā)生的化學(xué)——生態(tài)互作關(guān)系，開發(fā)了新的培養(yǎng)微生物的方法——共培養(yǎng)法[11,12]，該方法自興起以來，受到越來越多的重視。

1.1 合成微生物群落共培養(yǎng)價(jià)值和策略

共培養(yǎng)(co-culture)是在一個(gè)培養(yǎng)容器中一起培養(yǎng)兩種或多種微生物的方法[13]。共培養(yǎng)可以在液體或固體培養(yǎng)基中進(jìn)行。當(dāng)使用液體培養(yǎng)時(shí)，該方法也稱為 “混合發(fā)酵”(mixed-fermentation)。

通常，共培養(yǎng)的策略是通過模擬自然生態(tài)，來構(gòu)建人工的微生物群落[14]。在模擬自然微生物環(huán)境條件下，共培養(yǎng)可導(dǎo)致現(xiàn)有天然產(chǎn)物積累的增加[15]，或由于微生物串?dāng)_和化學(xué)防御而觸發(fā)沉默生物合成途徑的表達(dá)，產(chǎn)生新的化合物[4]。實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)與微生物及其產(chǎn)生的酶和其他物質(zhì)密切相關(guān)。酶抑制可以引起天然產(chǎn)物生物合成的誘導(dǎo)和抑制。向培養(yǎng)基中添加酶抑制劑可以阻斷某些生物合成途徑，從而將次級(jí)代謝物生物合成轉(zhuǎn)變?yōu)閺某聊虮磉_(dá)不良的基因簇產(chǎn)生其他天然產(chǎn)物[16]。在某些情況下，沉默通路的激活需要第二種微生物的存在，單獨(dú)的代謝物不總是足以誘導(dǎo)刺激代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生，微生物間的相互作用是產(chǎn)生次級(jí)代謝產(chǎn)物的必然驅(qū)動(dòng)力，可能與空間/營養(yǎng)的競(jìng)爭(zhēng)、寄生和拮抗等不同機(jī)制以及誘導(dǎo)植物防御反應(yīng)有關(guān)[4]。共培養(yǎng)對(duì)于特定基因的激活取決于相互作用類型，可能會(huì)誘導(dǎo)由各種不相關(guān)途徑產(chǎn)生的代謝物。微生物共培養(yǎng)可以激活沉默基因簇，但實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的分子機(jī)制尚不十分明確。微生物可以產(chǎn)生具有轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)和表觀遺傳修飾功能的化合物[17]。微生物的共培養(yǎng)還可以導(dǎo)致基因突變和其他沉默基因簇的表達(dá)，甚至整個(gè)基因片段的交換(水平基因轉(zhuǎn)移)，這可以產(chǎn)生以前未檢測(cè)到的化學(xué)結(jié)構(gòu)[18]。共培養(yǎng)也可以監(jiān)測(cè)藥物對(duì)合成微生物菌群的影響，與藥物研究高度相關(guān)[19]，還能減少代謝負(fù)擔(dān)，限制多余副產(chǎn)物的形成，已成為合成和生產(chǎn)生物活性化合物的替代方法[20]。此外，由于天然微生物群落的復(fù)雜性，合成微生物群落可以隨時(shí)間單獨(dú)測(cè)量每種基因型的生長(zhǎng)和代謝特性，因此通常更適用于數(shù)學(xué)建模[21]。

Chen等[22]在大米培養(yǎng)基上將土曲霉Aspergillusterreus與枯草芽孢桿菌Bacillussubtilis或蠟質(zhì)芽孢桿菌Bacilluscereus共培養(yǎng)，與單一的土曲霉培養(yǎng)相比，其產(chǎn)生的天然產(chǎn)物積累增加了34倍。Kumari & Naraian[23]將佛羅里達(dá)平菇Pleurotusflorida和立枯絲核菌Rhizoctoniasolani共培養(yǎng)，得到了比單培養(yǎng)更高的生物產(chǎn)量。海洋真菌，Emericellasp.(CNL-878)和Salinisporaarenicola(CNH-665)共培養(yǎng)，使縮酚酸肽的產(chǎn)量增加了100倍[24]。共培養(yǎng)系統(tǒng)優(yōu)于單一菌種培養(yǎng)或許是它們更為豐富的酶系統(tǒng)和生物誘導(dǎo)效應(yīng)利用了中間代謝物，從而有利于生物量的快速增長(zhǎng)[25]。雜色曲霉A.versicolor與枯草芽孢桿菌共培養(yǎng)產(chǎn)生的3,4-二氫萘醌-(2H)-1- 1- 1(1-四酮)衍生物，aspvanicin A及aspvanicin B從未從真菌或細(xì)菌單獨(dú)的培養(yǎng)物中檢測(cè)分離到。真菌-細(xì)菌共培養(yǎng)是一種誘導(dǎo)產(chǎn)生新的次生代謝產(chǎn)物的有效方法[26]。在放線菌Nocardiopsissp.RV163和Actinokineosporasp.EG49的共培養(yǎng)中誘導(dǎo)產(chǎn)生了三種在任一微生物單獨(dú)培養(yǎng)物中都未檢測(cè)到的化合物[27]。以上結(jié)果都表明，共培養(yǎng)是提高代謝產(chǎn)物含量和發(fā)現(xiàn)新的生物活性代謝物的重要潛在策略。

1.2 微生物共培養(yǎng)的固、液體系

培養(yǎng)條件會(huì)影響微生物的代謝產(chǎn)物，這促使研究人員用不同的培養(yǎng)基進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以優(yōu)化代謝物的產(chǎn)生。培養(yǎng)基的可利用性取決于培養(yǎng)微生物的類型，無論在固體或液體中培養(yǎng)，培養(yǎng)條件必須對(duì)共培養(yǎng)雙方都相容[10]。因此，人們可利用不同的底物類型和培養(yǎng)條件來改變微生物群落的培養(yǎng)特征。

1.2.1 固體基質(zhì)上的共培養(yǎng)

在固體培養(yǎng)基上，可研究菌絲體前端的形態(tài)發(fā)生和代謝變化及其互作模式。利用真菌在固體培養(yǎng)基上的拮抗生長(zhǎng)特征及物種的形態(tài)，可定位共培養(yǎng)微生物代謝物誘導(dǎo)的“化學(xué)戰(zhàn)”區(qū)域(即代謝物誘導(dǎo)現(xiàn)象可能發(fā)生的地方)。但在培養(yǎng)皿中進(jìn)行的固體培養(yǎng)下，只能提取有限數(shù)量的代謝物，當(dāng)需要分離特定代謝產(chǎn)物進(jìn)行重新鑒定或生物活性研究時(shí)，這種局限非常明顯[10]。

1.2.2 液體培養(yǎng)基中的共培養(yǎng)

液體培養(yǎng)基中不同種類微生物的共培養(yǎng)也被稱為混合發(fā)酵?；旌习l(fā)酵是增加天然產(chǎn)物庫的有效方法，不僅有助于發(fā)現(xiàn)新的次級(jí)代謝產(chǎn)物，還有助于激活已知的微生物生產(chǎn)力[28]。在液體培養(yǎng)中，不易明確微生物之間相互作用的方式，但可以監(jiān)測(cè)天然產(chǎn)物的誘導(dǎo)，如通過比濁法監(jiān)測(cè)培養(yǎng)物的生長(zhǎng)[10]，通過高效液相監(jiān)測(cè)代謝的變化。液體環(huán)境中的共培養(yǎng)已應(yīng)用于各種微生物的開發(fā)利用中[29]。

1.2.3 固、液環(huán)境下共培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)

與液體培養(yǎng)相比，固體培養(yǎng)能產(chǎn)生更多數(shù)量的代謝物，也有助于觀察真菌的相互作用區(qū)域，估計(jì)增長(zhǎng)率等。另外，在固體培養(yǎng)基上共培養(yǎng)構(gòu)成了一種簡(jiǎn)單、靈活且低成本的方式，在篩選真菌共培養(yǎng)中的誘導(dǎo)現(xiàn)象時(shí)優(yōu)于液體培養(yǎng)[30]。然而，在固體培養(yǎng)基上大規(guī)模生產(chǎn)共培養(yǎng)產(chǎn)物仍然是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程。目前，已經(jīng)開發(fā)了幾種利用固體培養(yǎng)基共培養(yǎng)物的技術(shù)[31]，這些方法能夠產(chǎn)生足夠數(shù)量的代謝物，從而對(duì)微生物代謝產(chǎn)物進(jìn)行分離，用于深入的生物活性研究。然而，如果需要升級(jí)到工業(yè)生產(chǎn)，使用純菌株和混合發(fā)酵則仍然是至關(guān)重要的。

1.3 不同分類群共培養(yǎng)體系的建立

細(xì)菌-細(xì)菌、真菌-真菌或細(xì)菌-真菌的共培養(yǎng)組合，代表了模擬生理?xiàng)l件的自然驅(qū)動(dòng)方法[18]?？茖W(xué)家已成功研究了不同微生物組合的共培養(yǎng)對(duì)微生物種群生長(zhǎng)、互作以及不同活性代謝物的影響[32]。表1列舉了其中一些成功的實(shí)例。

1.3.1 細(xì)菌-細(xì)菌的共培養(yǎng)

細(xì)菌通常以細(xì)胞種群在微生態(tài)位上形成生物膜，一個(gè)或幾個(gè)細(xì)菌物種密切相互作用并在群落中進(jìn)化，以在有限的環(huán)境中利用有限的資源來確保物種存活，并得到諸如營養(yǎng)獲取、動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)、增加抗性等優(yōu)勢(shì)[33]。細(xì)菌共培養(yǎng)能夠促使產(chǎn)生未知的次級(jí)代謝產(chǎn)物，包括許多具有抗腫瘤、抗癌、抗菌和防污特性的分子[34]。很多時(shí)候，這類細(xì)菌主要是革蘭氏陽性的鏈霉菌，它們分布于土壤、各種海藻和海洋沉積物中[35]。

1.3.2 真菌-真菌的共培養(yǎng)

真菌-真菌的共同培養(yǎng)及其誘導(dǎo)的天然產(chǎn)物已見報(bào)道[36]。在共培養(yǎng)中兩個(gè)彼此接近的菌絲體可以以不同的方式互作，包括共生，中性或競(jìng)爭(zhēng)，它們也可以從一種類型轉(zhuǎn)換到另一種互作類型。當(dāng)不同菌株的菌絲在互作區(qū)相遇作用時(shí)，菌絲形態(tài)的改變加強(qiáng)，競(jìng)爭(zhēng)性的菌株間可形成抗衡區(qū)，常強(qiáng)烈著色，暗示了顯著的代謝活動(dòng)，可用以尋找新的代謝物。在互作過程中發(fā)生的變化還包括細(xì)胞外酶和胞外次級(jí)代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生，特別是酚類和醌類化合物，這意味著對(duì)“合作伙伴”的氧化應(yīng)激，進(jìn)而加速真菌的新陳代謝轉(zhuǎn)變?yōu)榇紊x[10,37]。

1.3.3 細(xì)菌-真菌共培養(yǎng)

細(xì)菌-真菌的共培養(yǎng)是誘導(dǎo)次生代謝物、激發(fā)沉默基因簇的重要途徑[15,26]。Machín-Ramírez 等[38]的實(shí)驗(yàn)表明，使用真菌-細(xì)菌共培養(yǎng)體系可以增強(qiáng)苯并[a]芘(Benzo[a]pyrene)的生物降解。幾種不同細(xì)菌與曲霉共培養(yǎng)表明，真菌-細(xì)菌共培養(yǎng)體系是一種可豐富這些真菌化學(xué)多樣性的有效工具[39](表1)。細(xì)菌與真菌共培養(yǎng)增加了真菌的生物活性，這或許與細(xì)菌在培養(yǎng)基中產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物有關(guān)，這些細(xì)菌化合物作為信號(hào)分子誘導(dǎo)真菌合成抗菌化合物以提高真菌的生存[1]。

表1 一些共培養(yǎng)微生物組合及其誘導(dǎo)產(chǎn)生的重要生物活性化合物Table 1 Some co-cultured microbial combinations and important bioactive compounds induced by them

續(xù)表1(Continued Tab.1)

類型Genre共培養(yǎng)組合Microorganism usedin the co-culture培養(yǎng)基形態(tài)Culture medium誘導(dǎo)的新化合物New compound induced by co-culturing參考文獻(xiàn)ReferenceTrichophyton rubrum &Bionectriaochroleuca固體Solid medium4″-hydroxysulfoxy-2,2″-dimethylthielavin P9Phomopsis sp.K38 & Alternaria sp.E33液體Liquid mediumCyclo (D-Pro-L-Tyr-L-Pro-L-Tyr) (1) ,Cyclo (Gly-L-Phe-L-Pro-L-Tyr) (2)42Trametesversicolor&Ganoderma applanatum液體Liquid medium N-(2-hydroxy-4-methoxyphenyl)formamide, N-(4-methoxyphenyl)formamide 2-O-β-D-xylo-bioside14Camporesiasambuci FT1061&Epicoccum sorghinum FT1062液體Liquid medium11S-hydroxy-1-methoxyfusaricide (1)43細(xì)菌-真菌Bacterium-fungusEmericella(CNL-878)&Salinisporaarenicola(CNH-665)液體Liquid mediumEmericellamide A(1),Emericellamide B(2)24Streptomyces coelicol-or&Aspergillusniger液體Liquid medium (E)-2-(3-hydroxyprop-1-en-1-yl)-phenol , (2E,4E)-3-(2-carboxy-1-hydroxyethyl)-2,4-hexadienedioxic acid 44Pestalotiopsis sp.&Bacillus sp.固體Solid mediumPestalotiolactones A(1),Pestalotiolactones B(2)45Penicilliun sp.DT-F29 &Bacillus sp.B31固體Solid mediumFumitremorgin A ,13-prenyl fumitremorgin B 46Bionectria sp.&Bacillus subtilis or Streptomyces lividans固體Solid medium1,2- dihydrophenopyrrozin(1)47Streptomyces piomogenus AS63D&Aspergillus niger ASMC5 固體Solid mediumPenicisteroid C (1)48

2 共培養(yǎng)產(chǎn)物的檢測(cè)

由于微生物提取物的復(fù)雜性，先進(jìn)的分析方法是成功檢測(cè)和鑒定共培養(yǎng)代謝產(chǎn)物的關(guān)鍵。目前常用監(jiān)測(cè)代謝物的方法主要有以下幾種。

2.1 高效液相色譜法(HPLC)

這種方法提供了一種監(jiān)測(cè)單一培養(yǎng)和共培養(yǎng)的不同色譜圖之間的變化，可容易地鑒定共培養(yǎng)液中的代謝物，以檢測(cè)代謝譜的變化[49]。

2.2 超高壓液相色譜時(shí)間質(zhì)譜指紋圖(UHPLC-TOF-MS)

此法是近年來另一種檢測(cè)共培養(yǎng)代謝物的有效方法[50,51]。它能在培養(yǎng)皿水平上篩選固體培養(yǎng)基中的真菌共培養(yǎng)物，通過自動(dòng)生成的峰列表，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理來比較共培養(yǎng)物獲得的LC-MS數(shù)據(jù)及其相應(yīng)的單一培養(yǎng)物，突出真菌互作高表達(dá)的代謝物[30]。Bertrand等證明，這種方法可有效檢測(cè)到幾十種誘導(dǎo)代謝物[9]。Schroeckh等利用UHPLC-TOF-MS證明了通過真菌共培養(yǎng)可以誘導(dǎo)已知化合物的新硫酸化類似物[52]。

2.3 液相色譜/質(zhì)譜(LC-MS)法

通常從培養(yǎng)基中提取天然產(chǎn)物，隨后進(jìn)行液相色譜-質(zhì)譜(LC-MS)分析以純化和分離潛在的新次級(jí)代謝產(chǎn)物，再利用核磁共振(NMR)技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析[19]。其它一些研究者也用這種方法發(fā)現(xiàn)和鑒定了通過共培養(yǎng)產(chǎn)生的多種活性物質(zhì)[14]。

2.4 核磁共振(NMR)

此方法是代謝組學(xué)研究中應(yīng)用的另一種主要分析技術(shù)，是結(jié)構(gòu)鑒定的首選方法[53]。在利用核磁技術(shù)時(shí)，不需要進(jìn)行樣品分離或制備，且是非破壞性的，具有很強(qiáng)的追蹤代謝途徑的能力，能夠明確鑒定未知代謝物的結(jié)構(gòu)，在識(shí)別復(fù)雜混合物中的分子方面特別有效，因此有助于群落新陳代謝的直接生化分析[54]。Bertrand等[9]通過NMR技術(shù)成功鑒定了共培養(yǎng)的誘導(dǎo)物來源及新化合物的結(jié)構(gòu)。

當(dāng)能夠直接觀察到代謝物誘導(dǎo)現(xiàn)象時(shí)，可用前述簡(jiǎn)單的高效液相色譜(HPLC)；如果沒觀察到顯著的代謝物變化時(shí)，則需要利用高級(jí)數(shù)據(jù)挖掘的敏感代謝組學(xué)方法[10]。代謝組學(xué)被定義為一種非選擇性，普遍適用的綜合分析方法。該研究領(lǐng)域致力于獲得完整的代謝物指紋，檢測(cè)代謝物之間的差異并產(chǎn)生假設(shè)來解釋這些差異[19,55]。此外，使用代謝組學(xué)分析可以快速鑒定在真菌-真菌相互作用過程中產(chǎn)生的新化合物[4]。而這些數(shù)據(jù)分析可以利用一些有利的工具進(jìn)行，如MultiGeneBlast(用于手動(dòng)挖掘基因組)[56]，PubChem數(shù)據(jù)庫(專注于化合物的數(shù)據(jù)庫)[57]，GNP / iSNAP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序(用于天然產(chǎn)物鑒定的代謝組學(xué)工具)[58]，SMBP(用于基于代謝組學(xué)的次級(jí)代謝研究，可在http://www.secondarymetabolites.org上公開獲取)[59]，Mminte(用于預(yù)測(cè)微生物間發(fā)生的相互作用類型，可在www.github.com/mendessoares/MMinte上公開獲取)[60]等。此外，共培養(yǎng)產(chǎn)物的分析也是一項(xiàng)重大的有挑戰(zhàn)性的工作，它可通過使用多種提取方法[61]和互補(bǔ)的復(fù)雜分析平臺(tái)[62]，對(duì)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)信息與復(fù)雜混合物中代謝物的鑒定進(jìn)行比較[63]。

3 微生物群落的共培養(yǎng)應(yīng)用

通過共同培養(yǎng)多種微生物而促進(jìn)天然產(chǎn)物形成的研究表明，共培養(yǎng)是一種可促進(jìn)生物活性代謝物形成的(在單一培養(yǎng)中不存在)極有前途的方法[64]。微生物組和功能菌群的研究推動(dòng)了基礎(chǔ)研究向?qū)嶋H應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，具有巨大的應(yīng)用潛力，并獲得了一些創(chuàng)新性的進(jìn)展。表2總結(jié)了近年來共培養(yǎng)在工業(yè)、生態(tài)等領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。

表2 不同微生物共培養(yǎng)組合的成功應(yīng)用實(shí)例Table 2 Successful application examples of different microbial co-culture combinations

4 結(jié)論

微生物群落的共培養(yǎng)已成為誘導(dǎo)沉默的次級(jí)代謝產(chǎn)物合成基因簇的一種強(qiáng)有力的方法[73,74]。對(duì)于合成微生物群落共培養(yǎng)，在今后研究中需要關(guān)注如下幾個(gè)問題。

首先，合成微生物群落，通過改變細(xì)胞間交流、物種代謝作用以及空間結(jié)構(gòu)等方式進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)極為精細(xì)的合作分工。為了更深入地了解微生物共培養(yǎng)的分子機(jī)制，可以利用宏基因組方法，從菌群基因組水平解析微生物群落組成及代謝調(diào)控多樣性。

其次，在微生物共培養(yǎng)體系中產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)量相對(duì)較少，因此開發(fā)分析工具變得越來越重要。將代謝分析工具和代謝網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工具轉(zhuǎn)化為共培養(yǎng)應(yīng)用程序，促進(jìn)未知代謝物的鑒定，開發(fā)衍生化合物的共享數(shù)據(jù)庫是我們進(jìn)一步理解微生物間互作的重要環(huán)節(jié)[75]。

共培養(yǎng)與生物轉(zhuǎn)化的結(jié)合也十分重要。微生物轉(zhuǎn)化法是通過微生物整體細(xì)胞或產(chǎn)生的酶將復(fù)雜的底物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾和改造，其本質(zhì)在于利用微生物代謝過程中產(chǎn)生的某個(gè)或某一系列的酶對(duì)底物(或外源化合物)進(jìn)行催化反應(yīng)，使一種化合物轉(zhuǎn)變成更有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)物。活性天然產(chǎn)物的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物具有較強(qiáng)的生物活性和較低的毒性[76]。除了共培養(yǎng)產(chǎn)生新的代謝產(chǎn)物外，生物轉(zhuǎn)化大大增加了發(fā)現(xiàn)新化合物的概率，這為藥物發(fā)現(xiàn)提供了新的思路和途徑[43]。本實(shí)驗(yàn)室利用靈芝菌-蛹蟲草共培養(yǎng)發(fā)酵太子參的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在共培養(yǎng)的過程中，蟲草素的含量高于單菌發(fā)酵，說明在共培養(yǎng)的過程中會(huì)促進(jìn)某些次級(jí)代謝產(chǎn)物的形成，導(dǎo)致現(xiàn)有天然產(chǎn)物積累的增加。