桿狀細菌電鏡示意圖 圖片來源：百度圖片
從DNA重組到細菌基因組計劃,，從微生物代謝工程到酶工業(yè),，從微生物肥料到土壤修復,。可以說,，現(xiàn)代生物技術的高速發(fā)展,，離不開微生物。
“憑借著生長速度快,、結構簡單,、易操作等特點，微生物學成為生物技術的基礎學科,，微生物也是生物產業(yè)中不可替代的基本材料,。”在接受《中國科學報》記者采訪時,，中國微生物學會秘書長肖昌松多次強調,。
微生物學潮涌
人才，是近些年來我國微生物學發(fā)展的重要支撐,。
據(jù)悉,，目前我國單是從事微生物學的研究人員就超過了5萬名，微生物及微生物相關的國家重點實驗室有19個,，國家自然科學基金委員會支持的與微生物直接相關的創(chuàng)新團隊有2個,。
肖昌松表示，近幾年,，我國微生物學的研究主要以應用基礎為主,，圍繞有應用前景和社會需求相關的領域，進行微生物菌種改造,、高產工程菌構建及發(fā)酵條件優(yōu)化等研究工作,。
除了基礎性研究，微生物學應用研究的涉及面也在不斷拓展,，微生物技術廣泛應用于生物制藥,、微生物肥料、生物質能源,、環(huán)境友好的生物質材料,、污染物的微生物降解等各個方面。
例如，作為基因工程的外源DNA載體,，都是來源于微生物本身和微生物細胞中的質粒,，基因操作中被用作切割與縫合基因的數(shù)千種工具酶，也都絕大部分來自不同的微生物,。
不僅如此,，自遺傳工程開創(chuàng)以來，昔日由動物才能產生的胰島素,、干擾素和白細胞介素等昂貴藥物紛紛轉向由“微生物工程菌”來生產,，與人類生殖、避孕等密切相關的激素類藥物也早已從化工生產方式轉向微生物生物轉化的生產方式,。
另外,，曾經那些會造成環(huán)境惡化的各種化學肥料和化學農藥，也逐漸被微生物肥料,、微生物殺蟲劑或農用抗生素所取代,。
更加值得一提的是，隨著新一代測序技術的投入使用,，基因組測序速度大大提高,，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,，越來越多的微生物將被全序列分析,，運用“比較基因組”和“功能基因組學”技術闡明微生物生命活動的全貌將成為微生物學的重要發(fā)展趨勢。
工業(yè)微生物技術升溫
可以說,，微生物在新興的生物技術產業(yè)中已經捷足先登,，特別是應用于工業(yè)生產中，為人類創(chuàng)造了巨大的財富,。
現(xiàn)如今,，微生物技術已經滲透到醫(yī)藥、農業(yè),、能源,、精細化工、環(huán)境保護等幾乎所有的工業(yè)領域,，特別是以酶工程研究為基礎的酶制劑工業(yè),，已經表現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭。
數(shù)據(jù)顯示,，2004年,，全國酶制劑產量為42萬噸，到2008年已增加到61.5萬噸,，平均年增長率為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,、飼用復合酶以及纖維素酶和木聚糖的酶產量都呈現(xiàn)出增長態(tài)勢,。
然而擺在眼前的是,，雖然我國酶制劑工業(yè)取得了不小的成績,，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，我國目前工業(yè)酶制劑產品仍以傳統(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、工藝和裝備水平相對落后,，基因工程技術,、蛋白質工程技術開發(fā)的酶制劑工業(yè)化生產遠未實現(xiàn)。
為此,，肖昌松認為,，新酶的發(fā)現(xiàn)是酶工程應用的物質基礎，而自然界豐富多樣的微生物則是最重要的酶來源,。特別是利用極端環(huán)境微生物產生的性質穩(wěn)定的酶,，將成為未來新酶研究的主要領域。
值得一提的是,，由于微生物具有獨特和高效的生物轉化能力及產生多樣性代謝產物的能力,，當前對重要微生物的基因組進行分析的工作正在活躍地開展。
“通過比較基因組學和生物信息學的集成,，人類可以按照其意愿構建自然界并不存在的工業(yè)微生物,，生產出所需要的物質?！毙げ烧f,。
另外，肖昌松表示,，由于微生物發(fā)酵工程具有代謝產物種類多,、原料來源廣、能源消耗低、經濟效益高和環(huán)境污染少等優(yōu)點,，未來有望取代高溫,、高壓、能耗大和“三廢”嚴重的化學工業(yè),。
進軍極端微生物
如今,，微生物資源的收集已經從傳統(tǒng)陸地土壤采樣開始向極端環(huán)境和海洋進軍。
肖昌松提供的數(shù)據(jù)顯示,，在海洋微生物產品方面,，已經從海洋微生物中分離鑒定出1000余個活性化合物，有20余種高活性化合物可作為藥物先導化合物進行進一步的研究和開發(fā),，有近10個高活性,、結構新穎的抗腫瘤、抗病毒,、抗菌和免疫抑制活性的先導化合物具有良好的藥用價值,。
肖昌松表示，我國未來還將重點開展海洋微生物高密度發(fā)酵技術,、海洋共生微生物的共培養(yǎng)與利用技術,、深海與極端微生物研究與利用技術等研究工作，進一步開拓核糖體工程,、元基因組學,、組合生物合成等現(xiàn)代生物技術在海洋微生物開發(fā)利用中的應用。
而在環(huán)境微生物資源方面,，新極端微生物類群的培養(yǎng)技術方面更是取得了較大的進展,。據(jù)介紹，目前已測序的7株環(huán)境細菌中涵蓋了嗜高溫,、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),、針對相關的種群進行DNA復制,、基因表達調控的基礎性研究?！毙げ烧f,。
肖昌松表示，未來還將開展更多極端微生物的基因組測序,，同時建立新的生物技術手段,，獲得重要的微生物種群和基因資源庫,，進行重要產物的開發(fā)和利用。
《中國科學報》 (2012-09-04 B1 生物周刊)
