定向进化是重要的蛋白质工程技术,在优化酶催化活性、稳定性、选择性等关键功能中有重要应用。但在利用定向进化对酶分子进行改造时,筛选通量是决定酶改造效率的关键。近年来,我们实验室发展了一系列超高通量酶活性筛选方法,通过使用单个大肠杆菌、或者包裹了单个大肠杆菌细胞的微液滴作为"酶微反应器",结合流失细胞术或微流控技术,在单细胞水平对大容量酶突变库进行定量筛选。这类超高通量筛选方法的速度可达>10~7个/天,比常规96孔板筛选提高了约3-5个数量级,而且由于反应器体积极为微小,使得筛选试剂的消耗大大降低。我们应用该体系对半乳糖苷转移酶、岩藻糖基转移酶、酯酶等进行了定向进化,获得了一系列催化活性、底物选择性、立体选择性显著改善的突变体,展示了超高通量筛选在工业酶优化方面的潜力。