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微生物产业持续“发酵” 系统性重大创新研究亟待强化 - 专访广东省微生物研究所所长、环凯公司学术带头人吴清平院士

      

       微生物在人口健康、环境生态、食品药品、医疗卫生、工业农业以及海洋资源等领域的重要作用和意义日益凸显,不仅能够保障粮食安全,发挥“开源节流”的重要作用,同时也可将农作物秸秆、禽畜粪便等“点废成金”。作为我国知名食品微生物专家,全国人大代表、中国工程院院士、广东省微生物研究所所长、环凯公司学术带头人吴清平建议,发展微生物新兴产业,强化微生物系统性重大创新研究。他呼吁,要制定相应的微生物系统创新发展专项规划,大力推动微生物研究的原始创新、技术创新,在优势研究领域力争达到国际领先水平,实现从“跟随”到“领跑”的跨越,推动微生物领域系统创新

 

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吴清平

  “微生物技术正渗透到医药、农业、能源、精细化工、环境保护等几乎所有的工农业领域,形成一条蔚为壮观的‘微’产业链,并将在未来引起一场经济领域的革命。”吴清平对该产业未来充满憧憬。

 

  意义——“开源节流”保食安 “点废成金”促循环

 

    第一,微生物与人类健康息息相关,在环境保护、污染治理、食品安全、农产品安全等多个方面起到重要作用。

  “开源节流,是微生物在保障我国粮食安全中发挥的重要作用。”吴清平告诉记者,微生物技术在解决人类的粮食安全等问题中发挥着不可替代的作用,主要表现为“开源”和“节流”。

  吴清平说,“开源”体现在微生物本身是食物的重要来源,如食用菌以其丰富的蛋白质、氨基酸及维生素含量被列为重要营养食品,在我国年产量达3400多万吨,年产值超过2000亿元,被誉为“耕地之外的重要粮仓”。“节流”体现在农业微生物在秸秆等农业有机废弃物向食用菌、有机肥等资源转化的过程中发挥了关键作用,实现增值的同时减少了耕地占用。

  “另外,我国每年由于真菌毒素污染造成的粮食经济损失超过850亿元,而微生物在真菌毒素防控和脱毒,保护粮食安全方面应用潜力巨大。”吴清平表示,发掘和构建降解毒素和防治产毒素真菌的微生物菌种,研发真菌毒素防控关键技术,是确保我国粮食安全和食品安全的重要手段。

  第二,微生物是废弃物资源化利用、循环农业发展最终驱动者。“通过微生物能够将农作物秸秆、禽畜粪便等‘点废成金’。”吴清平介绍说,农作物秸秆通过微生物发酵工程变为饲料,可以获得相当于400亿千克的饲料粮,这相当于目前全国每年饲料用粮的1/2。利用秸秆类的农业有机废弃物——稻草、稻谷壳、玉米芯、锯木屑、甘蔗渣等制配成栽培食用菌的培养基,食用菌采收后废料能用于生产畜禽优质饲料,可获得食用菌生产和饲料生产的双丰收,食用菌产业的发展可以引导传统农业从资源消耗型生产向资源循环利用型生产方式转化,为推进循环农业的发展发挥重要作用。

  吴清平认为,大力发展基于微生物发酵的有机废弃物生物质能源和资源化利用技术,使有机废弃物转化为饲料、有机肥、沼气、生物乙醇等,减少农业生产过程中污染物排放,实现废弃物资源化利用和增值,对于改善生态环境意义重大,可为建设“美丽中国”提供有力支撑。

  第三,发展微生物产业是支撑供给侧结构性改革、建设“健康中国”的重要保障。“微生物产业的强大生命力,恰好在于它能满足愈来愈大的社会需求。微生物在新兴产业中已经捷足先登,特别是应用于工农业生产中,为人类创造了巨大财富。”吴清平介绍说,发展微生物产业,是满足人们对食物安全、品质改善和生态环境等需求的重要手段。化肥、农药、抗生素的过度使用以及大量农业有机废弃物污染,造成了农产品品质下降、食物安全问题凸显、生态环境恶化等系列问题,传统的农业生产方式面临着产业调整和转型升级的巨大压力。基于现代生物技术的微生物新产品、新技术在替代化肥、农药、抗生素的使用以及实现农业有机废弃物资源化,保障食物安全、增加市场供给、改善生态环境等方面发挥着不可替代的关键作用,市场需求和发展前景巨大。

  第四,发展微生物产业是实现国家精准扶贫重要手段,为乡村振兴战略提供重要支撑。吴清平表示,微生物中的食用菌栽培具有附加值高、投资小、生产原料充足、周期短、技术成熟、易掌握培育技能、生产条件要求低等优点,已经成为国家精准扶贫政策中脱贫致富的重要选择。“全国592个贫困县产业扶贫情况调研发现,有420个县开展了食用菌栽培。”此外,我国食用菌出口量每年有130多万吨,食用菌产品、栽培技术以及生产设备等输出受到了东南亚等国的广泛关注,是“一带一路”倡议的重要体现,彰显了我国农业的国际竞争力。通过加强农业微生物新技术、新产品的研发,持续提高农业生产效率能够为我国的精准扶贫和乡村振兴战略提供重要支撑

 

  短板——基础研究计划布局和系统创新研究顶层设计双重缺失

 

  吴清平深深感到加快微生物产业发展的紧迫性。他告诉记者,随着生命科学和生物技术的不断发展,微生物研究已成为世界各国科学家及政府关注的焦点和争相发展的战略性科技领域,发达国家纷纷制定战略措施,推动微生物系统创新性工作,比如,美国、欧盟、日本等发达国家和地区相继发布了支持微生物研究的国家计划。而且鉴于微生物产业在粮食安全、环境保护、经济发展等方面的重要性,微生物产业已成为这些国家国民经济的支柱,具有举足轻重的地位。

  要加快微生物产业发展,就要先找到产业发展痛点。“现阶段对我国粮食安全、生物能源、人类健康、农林、环保产业发展所需的微生物资源、微生物基因和微生物技术,几乎没有开展系统创新研究。”吴清平对此表示担忧。

  吴清平坦言,与欧美发达国家的生物资源研究和开发战略形成鲜明反差的是:我国的微生物系统创新研究的基础薄弱,大多属跟踪型、分散性研究,缺乏产业导向的基础研究计划布局和系统创新研究的顶层设计。他认为,对微生物相关领域系统性创新研究,必将为促进我国经济社会发展、改善人民生活质量、实施健康中国战略和乡村振兴战略作出重要贡献。

 

  进展——我国微生物研究已积累丰富战略种质资源

 

  谈到我国微生物研究的进展,吴清平表示,通过多年努力,我国在微生物基础研究方面,已积累了丰富的战略种质资源。

  吴清平告诉记者,我国具有丰富的战略种质资源,为微生物系统创新研究和微生物产业发展提供了坚实的物质基础。近10年来,我国微生物菌种资源的收集保藏数量大幅增加。特别是通过“十二五”国家微生物菌种资源平台的专项建设,我国微生物菌种资源得到了较好的整理整合。

  “目前,我国菌种保藏中心共33个,其中广东省微生物菌种保藏中心建有规模最大、高质量的野生食药用菌种质资源库、食源性致病菌菌种资源库和战略微生物菌种资源库。”吴清平介绍说,该资源库保藏菌种47000多株,包括13个具有自主知识产权的功能微生物专业菌种库、国内保藏量最大的野生食用菌种质资源库(保藏种质近10000株)、我国最大和国际上具有重要影响的食源性致病微生物菌种资源库(保藏种质20000株以上),此外中国海洋微生物菌种保藏中心保藏了2万株海洋微生物资源。他表示,这些资源库的建设,为微生物种业的深入持续发展提供了良好菌种基础。

  同时,颠覆性生物技术为我国微生物系统创新研究提供了发展机遇。近年来,以微生物组学、新一代基因编辑、代谢工程和合成生物学等为代表的新兴生物技术的出现,使微生物系统性研究不断取得革命性进展。一方面,新一代基因编辑技术成功应用于传统微生物育种;另一方面,以微生物组学和合成功能菌群为核心的技术正在引领微生物的创新发展。

  协调发展、兼容并济的科研平台体系则为微生物创新研究和产业发展提供了保障。吴清平表示,微生物领域已经集聚了国家和部门重点实验室、国家工程(技术)研究中心、国家专利菌种保藏中心、国家工程中心等高端平台,重点在基础理论研究和前沿技术开发、中试、成果转化和产业化以及产业关键核心技术工程化研究与验证等方面发挥支撑作用。

 

  建议——加强顶层设计和重要战略微生物资源的发掘与保护

 

  为实现我国微生物产业持续“发酵”,吴清平提出如下建议:

  一是加强战略顶层设计,强化微生物系统创新研究。美国已将2016年开展的国家微生物组计划”上升到国家战略层面。“微生物基础性技术的研究知识密集度高,涵盖面大,涉及面宽,需要把微生物系统创新提高到国家战略高度。”要在国家层面,从战略高度总体设计,统筹研究制定具有重大引领作用的微生物系统创新和发展战略性新兴产业的国家重大科技创新工程计划,使学科迅速发展,产业技术水平得到整体性提升。吴清平表示,除制定相应的微生物系统创新发展专项规划和实施重大科技创新工程计划,大力推动微生物研究的原始创新、技术创新外,还要制订优惠政策措施,多渠道、多途径增加微生物系统研究资金投入,建立鼓励大中型企业、外资和个人对微生物领域科研和基础设施的投入机制。

  二是加强微生物资源的保护、开发和利用。吴清平表示,微生物菌种资源与动植物一样,是国家重要的战略性生物资源,这是微生物产业的基础和前提。应该强化政府主导作用,加大资金投入力度,建立起高水平的国家级微生物资源库与共享体系。“我国虽然已经建立起微生物菌种保存体系,但是其规模、机制、功能尚不能适应当今科学研发的需求。因此,需要装备、重建高水平的国家微生物菌种资源保存与管理体系以及信息共享系统。”“尽快建立食品微生物安全大科学数据库,对于保障食品安全至关重要。”吴清平曾多次在不同场合呼吁。

  三是突出发展重点,聚焦微生物产业发展。强化微生物在解决人类健康、环境保护、能源等重大问题方面的作用,让微生物产生的巨大潜在效益渗透到工业、农业等领域并持续“发酵”,进而在国计民生中发挥重大作用。吴清平表示,利用微生物组学技术、基因编辑技术等现代生物技术,加强微生物生物信息研究和微生物核心功效成分研发,挖掘新基因资源,优化发酵和提取工艺,提升产品附加值,提炼高价值的功效成分,可以创制出高附加值的精准服务于人类健康的生物医药、检测诊断芯片和功能食品等新产品。

 

文章转载自:中国食品报

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