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随着基因组、转录组、蛋白质组及代谢组研究方法的迅速发展，人们可以通过调控与执行元件的挖掘及工程化组装，构建人工合成代谢途径，用于药物发现与生物制造。然而，传统组学方法虽然具有覆盖度广，定量性强的特点，但其难以进行单细胞与亚细胞器的实时分析，难以用于研究机体对代谢的动态应答与信号转导。光遗传学是最新发展起来的前沿学科，是21世纪生命科学领域最引人注目的 革新之一。