传统的微生物合成方法通常依赖于单一菌株，通过微生物代谢改造合成目标产物。由于关键的辅因子、前体和能量被引入到复杂的化合物合成途径中，加重了菌株的代谢负担，因而常常会影响目标产物产量。而微生物共培养技术已经成为一种有效进行异源生物合成并有望大大提高产物产量的新方法。在微生物共培养技术中，不同菌群之间的相互协调、充分发挥不同菌种的优势和能力。文中重点介绍了微生物共培养技术的应用。有一些生化过程需要两种以上的微生物才能进行，有一些物质需要多种微生物共同培养才能产生，因此微生物共培养(Co-culture)成为工业、农业、医药、食品及环保等领域的热点问题，而且已经成为提高产量或者发现新物质的重要方法。

微生物共培养是指在无菌条件下些特别指定的不同的微生物在厌氧或好氧条件下的混合培养。它着重强调共培养是人们有目的有意识地利用高通量技术和生物信息平台挖掘新的活性物质和提高产量的手段。而天然混合培养(混菌培养 mixed-culture，或称混菌发酵mixedermentation)往往是指在自然条件下，不司的微生物在厌氧或好氧条件下共同培养，有时这些微生物是未知的，非特定的，天然混合培养甚至会在腐败条件下进行。

微生物之间的生态学关系非常复杂。在自然状态下，生长在同一环境下的微生物之间不仅有营养上的相互竞争，还有分泌到胞外的代谢产物之间的相互影响。在共培养状态下，微生物之间的协同代谢、互惠共生、相互竞争、代谢物中的信号分子抗生物质、毒素等的相互作用都对共培养体系中目标产物的产量和新物质的产生有影响。

共培养微生物之间的碳、氮、核酸及铁离子的代谢往往存在协同作用。它们分工合作，通过各自的代谢活动而有利于各方或偏利于一方，为彼此提供营养，扩大微生物对底物的利用范围、控制发酵体系 pH 值圆、转移或消除有毒的抑制产物-，从而达到提高产量的目的。有些甚至形成独特结构相依为命。

举例：酿酒酵母-希瓦氏菌——S. cerevisiae能够将葡萄糖转化为乳酸；乳酸作为S. oneidensis的电子供体用于产电；扩大底物范围。

偏害共栖是以合作者与欺骗者以木质纤维素为底物生产异丁醇。

合作者：合成分泌纤维素水解酶等多种酶将环 境中的玉米秸秆处理成可溶性纤维二糖和葡萄糖。

欺骗者：利用葡萄糖生产异丁醇，而异丁醇又在 一定程度上对T. reesei有毒害作用，限制了其进一步的生长。

直接共培养是指在合适的条件和环境下，将两种或两种以上的细胞按照一定的比例，同时或先后在同一培养体系中共同培养的过程。

联合共培养是指将两种或两种以上的微生物同时接种到同一体系中进行培养，是最常见的共培养方式。这种培养方式中，各微生物间的代谢关系复杂，常伴随协同代谢、群体感应、信号转导、基因转移等多种微生态关系，但是其中某一两种关系处于主导地位。目前在改造传统酿造工业和挖掘抗生物质资源中应用较多，可以达到改良产品质量和发现新物质的目的。

随着人们对微生态关系的积极探究和了解,微生物共培养的优势逐渐被人们所重视，并在工业、农业、食品制造及医药等诸多领域得到拓展和应用,但是仍然存在一些待解决的问题。

(1)序列共培养技术接种次数多，污染的概率较之纯培养高；

(2)各菌株对营养和环境的要求不同，难于人工干预控制；

(3)易受外界条件或营养条件的影响，导致产物产量或代谢产物结构的不稳定；

(4)共培养技术在制备生物菌肥和生物农药方面的应用有待提高；

(5)对共培养微生物之间的生态学关系的分子机理知之甚少，限制了共培养技术的发展。

(1)对于具有协同代谢关系或基因转移现象的微生物,在明确其代谢途径的基础上，可以利用分子生物学技术、细胞融合技术和基因工程等技术构建工程菌，改变微生物的代谢流或构建新的代谢途径扩大其底物利用范围,提高其转化效率，使工程菌既具有共培养的功能。

(2)对于那些具有竞争关系或拮抗关系的微生物，利用间接共培养方式结合代谢组学和蛋白质组学技术，深入研究微生物的种间群体感应现象，明确种间信号分子的化学结构及其与基因表达之间的关系，研究其对碳氮等物质代谢的影响，通过基因操作或人工合成或提取信号物质，来诱导或激发微生物合成新的代谢产物或提高产量的潜力。

(3)对不同微生物间的共培养组合方式进行研究和筛选，为拓展共培养的应用范围建立资源库，促进其在农业病虫害治理、新抗生素研发、环境治理等领域的应用，并对其生态学机理和代谢途径进行研究，为进一步解读共培养机理，阐明共培养微生物之间的生态学关系奠定基础。

(4)对共培养微生物体系进行代谢分析，有助于阐明微生物生态系统的代谢网络，能为发现和阐明微生物代谢特点、微生物间的相互协同作用关系提供宝贵的证据，有效地促进微生物代谢网络基础理论的发展。

综上所述,对微生物共培养进行多尺度、多层次的研究,不仅具有深远的理论意义,更具有户泛的应用价值,能更多地造福人类,极具发展潜力。