從DNA重組到細(xì)菌基因組計(jì)劃，從微生物代謝工程到酶工業(yè)，從微生物肥料到土壤修復(fù)?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)代生物技術(shù)的高速發(fā)展，離不開微生物。

　　“憑借著生長(zhǎng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作等特點(diǎn)，微生物學(xué)成為生物技術(shù)的基礎(chǔ)學(xué)科，微生物也是生物產(chǎn)業(yè)中不可替代的基本材料。”在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)，中國(guó)微生物學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)肖昌松多次強(qiáng)調(diào)。

　　微生物學(xué)潮涌

　　人才，是近些年來(lái)我國(guó)微生物學(xué)發(fā)展的重要支撐。

　　據(jù)悉，目前我國(guó)單是從事微生物學(xué)的研究人員就超過(guò)了5萬(wàn)名，微生物及微生物相關(guān)的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室有19個(gè)，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)支持的與微生物直接相關(guān)的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)有2個(gè)。

　　肖昌松表示，近幾年，我國(guó)微生物學(xué)的研究主要以應(yīng)用基礎(chǔ)為主，圍繞有應(yīng)用前景和社會(huì)需求相關(guān)的領(lǐng)域，進(jìn)行微生物菌種改造、高產(chǎn)工程菌構(gòu)建及發(fā)酵條件優(yōu)化等研究工作。

　　除了基礎(chǔ)性研究，微生物學(xué)應(yīng)用研究的涉及面也在不斷拓展，微生物技術(shù)廣泛應(yīng)用于生物制藥、微生物肥料、生物質(zhì)能源、環(huán)境友好的生物質(zhì)材料、污染物的微生物降解等各個(gè)方面。

　　例如，作為基因工程的外源DNA載體，都是來(lái)源于微生物本身和微生物細(xì)胞中的質(zhì)粒，基因操作中被用作切割與縫合基因的數(shù)千種工具酶，也都絕大部分來(lái)自不同的微生物。

　　不僅如此，自遺傳工程開創(chuàng)以來(lái)，昔日由動(dòng)物才能產(chǎn)生的胰島素、干擾素和白細(xì)胞介素等昂貴藥物紛紛轉(zhuǎn)向由“微生物工程菌”來(lái)生產(chǎn)，與人類生殖、避孕等密切相關(guān)的激素類藥物也早已從化工生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)向微生物生物轉(zhuǎn)化的生產(chǎn)方式。

　　另外，曾經(jīng)那些會(huì)造成環(huán)境惡化的各種化學(xué)肥料和化學(xué)農(nóng)藥，也逐漸被微生物肥料、微生物殺蟲劑或農(nóng)用抗生素所取代。

　　更加值得一提的是，隨著新一代測(cè)序技術(shù)的投入使用，基因組測(cè)序速度大大提高，全新的元基因組方法更是極大提高了人類所能接觸的微生物范圍。

　　肖昌松表示，越來(lái)越多的微生物將被全序列分析，運(yùn)用“比較基因組”和“功能基因組學(xué)”技術(shù)闡明微生物生命活動(dòng)的全貌將成為微生物學(xué)的重要發(fā)展趨勢(shì)。

　　工業(yè)微生物技術(shù)升溫

　　可以說(shuō)，微生物在新興的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)中已經(jīng)捷足先登，特別是應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，為人類創(chuàng)造了巨大的財(cái)富。

　　現(xiàn)如今，微生物技術(shù)已經(jīng)滲透到醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、能源、精細(xì)化工、環(huán)境保護(hù)等幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域，特別是以酶工程研究為基礎(chǔ)的酶制劑工業(yè)，已經(jīng)表現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭。

　　數(shù)據(jù)顯示，2004年，全國(guó)酶制劑產(chǎn)量為42萬(wàn)噸，到2008年已增加到61.5萬(wàn)噸，平均年增長(zhǎng)率為10.1%。另外，新酶品種也在逐漸增加，雖然糖化酶、淀粉酶、蛋白酶仍保持較大份額，但植酸酶、飼用復(fù)合酶以及纖維素酶和木聚糖的酶產(chǎn)量都呈現(xiàn)出增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

　　然而擺在眼前的是，雖然我國(guó)酶制劑工業(yè)取得了不小的成績(jī)，但是與諾維信、杰能科等世界著名公司相比，仍然存在較大差距。

　　在肖昌松看來(lái)，我國(guó)目前工業(yè)酶制劑產(chǎn)品仍以傳統(tǒng)低端酶種、單酶以及固體粗酶為主，缺少精致、高端的酶制劑品種。另外，由于技術(shù)、工藝和裝備水平相對(duì)落后，基因工程技術(shù)、蛋白質(zhì)工程技術(shù)開發(fā)的酶制劑工業(yè)化生產(chǎn)遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)。

　　為此，肖昌松認(rèn)為，新酶的發(fā)現(xiàn)是酶工程應(yīng)用的物質(zhì)基礎(chǔ)，而自然界豐富多樣的微生物則是最重要的酶來(lái)源。特別是利用極端環(huán)境微生物產(chǎn)生的性質(zhì)穩(wěn)定的酶，將成為未來(lái)新酶研究的主要領(lǐng)域。

　　值得一提的是，由于微生物具有獨(dú)特和高效的生物轉(zhuǎn)化能力及產(chǎn)生多樣性代謝產(chǎn)物的能力，當(dāng)前對(duì)重要微生物的基因組進(jìn)行分析的工作正在活躍地開展。

　　“通過(guò)比較基因組學(xué)和生物信息學(xué)的集成，人類可以按照其意愿構(gòu)建自然界并不存在的工業(yè)微生物，生產(chǎn)出所需要的物質(zhì)。”肖昌松說(shuō)。

　　另外，肖昌松表示，由于微生物發(fā)酵工程具有代謝產(chǎn)物種類多、原料來(lái)源廣、能源消耗低、經(jīng)濟(jì)效益高和環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)有望取代高溫、高壓、能耗大和“三廢”嚴(yán)重的化學(xué)工業(yè)。

　　進(jìn)軍極端微生物

　　如今，微生物資源的收集已經(jīng)從傳統(tǒng)陸地土壤采樣開始向極端環(huán)境和海洋進(jìn)軍。

　　肖昌松提供的數(shù)據(jù)顯示，在海洋微生物產(chǎn)品方面，已經(jīng)從海洋微生物中分離鑒定出1000余個(gè)活性化合物，有20余種高活性化合物可作為藥物先導(dǎo)化合物進(jìn)行進(jìn)一步的研究和開發(fā)，有近10個(gè)高活性、結(jié)構(gòu)新穎的抗腫瘤、抗病毒、抗菌和免疫抑制活性的先導(dǎo)化合物具有良好的藥用價(jià)值。

　　肖昌松表示，我國(guó)未來(lái)還將重點(diǎn)開展海洋微生物高密度發(fā)酵技術(shù)、海洋共生微生物的共培養(yǎng)與利用技術(shù)、深海與極端微生物研究與利用技術(shù)等研究工作，進(jìn)一步開拓核糖體工程、元基因組學(xué)、組合生物合成等現(xiàn)代生物技術(shù)在海洋微生物開發(fā)利用中的應(yīng)用。

　　而在環(huán)境微生物資源方面，新極端微生物類群的培養(yǎng)技術(shù)方面更是取得了較大的進(jìn)展。據(jù)介紹，目前已測(cè)序的7株環(huán)境細(xì)菌中涵蓋了嗜高溫、耐低溫、耐高壓、嗜酸等各種極端微生物。

　　“目前，我們主要是在進(jìn)行收集更多的微生物種群、建立適合的遺傳操作系統(tǒng)、針對(duì)相關(guān)的種群進(jìn)行DNA復(fù)制、基因表達(dá)調(diào)控的基礎(chǔ)性研究。”肖昌松說(shuō)。

　　肖昌松表示，未來(lái)還將開展更多極端微生物的基因組測(cè)序，同時(shí)建立新的生物技術(shù)手段，獲得重要的微生物種群和基因資源庫(kù)，進(jìn)行重要產(chǎn)物的開發(fā)和利用。