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河南省微生物工程重點實驗室

日期:2011/12/27 17:38:07 點擊次數 7935 發布單位:天義生物谷  錄入:李清


1、組建“河南省科學院微生物工程重點實驗室”的意義
  生物工程和技術被認為是21世紀新技術革命的主導技術之一,受到世界各國的普遍重視。而生物工程真正能應用于工業化生產的,主要還是微生物工程。基因工程、細胞工程、酶工程等的高科技成果,也往往通過微生物才能轉化為生產力。發展中的中國在很長時期內將面臨著經濟自由化、國際化,以及生態環境惡化的嚴重挑戰。在市場激烈競爭形勢下,急需新型核心技術的支撐。微生物工程技術與傳統化工行業相比,具有相對安全、研發投入較少、 周期較短的優勢。 以生物催化與生物轉化為核心的現代微生物工程技術的研發,有利于不斷提高產業競爭力,維護生態環境平衡;有利于解決所面臨的資源、能源以及環境問題。同時我國和發達國家在微生物工程領域的研究還沒有太大差距,微生物工程技術也是我國參與國際生物技術競爭并有望取得優勢的一個難得的機遇和切入點。因此,現代微生物技術對于我國的經濟發展具有重要的戰略意義。我省微生物發酵產品以氨基酸、啤酒、蒸餾酒、果酒、食醋、醬油、食用菌、有機酸、酶制劑等為主;除少數幾個企業外,大部分企業的規模、質量、品牌的影響都落后于國內外知名企業,產品競爭力差。新世紀以來,隨著知識經濟的發展,更加凸現了基礎研究和應用基礎研究的重要性;國內外許多高新技術與微生物產品的涌現,更成為拉動經濟增長新的亮點和搶占未來知識經濟的制高點。因此,建設河南省科學院微生物工程重點實驗室, 加強微生物工程基礎研究特別是應用基礎研究, 匯集高級研究人員與大型先進設備配置,進行具有應用價值的微生物優良菌種選育以及新方法、新技術、新工藝等基礎研究以及高新技術產品的研發,對促進我省相關產業的科技進步,提高產品的技術含量和市場競爭力意義重大。

1.1 發展微生物工程是優化產業結構的必然選擇
  我省微生物發酵產業的傳統產品有氨基酸、啤酒、蒸餾酒、果酒、食醋、醬油、有機酸、抗生素、酶制劑、食用菌等;產品種類、系列相對較少,有些產品由于核心技術老化和滯后而使產品競爭力下降。通過加強微生物工程的研究, 研發一批具有自主知識產權的微生物新菌株、新技術、新產品, 形成新的經濟增長點,優化產業結構。

1.2 發展微生物工程是解決日益嚴重環境污染的需要
  我國的環境污染的規模已經達到十分嚴重地步,發展無污染的新型工業技術已經成為社會可持續發展的當務之急。環境微生物技術在廢物生物處理、環保友好材料、清潔可再生能源的開發、廢物資源化、環境監測、污染環境的修復和污染嚴重的工業企業的清潔生產等環境保護的各個方面發揮出極為重要的作用。目前中國正處于一個全面建設小康社會、邁向中等發達社會的關鍵發展時期,為應對日益激烈的國際競爭、急劇惡化的環境問題,發展微生物工程技術將是我國生物技術應用研究的一個新的戰略重點。

1.3 發展微生物工程是河南省社會經濟發展的需要
  河南省是一個農業大省,農產品加工、生物增值轉化利用是提高農業經濟的重要途徑。我省農副產品資源豐富,適宜于組織糧食的精深加工與生物轉化增值,這對增加農民收入、社會穩定意義重大;例如,一個蓮花味精廠就幾乎消化了整個周口地區出產的玉米,農民賣糧不再愁;又如,食用菌研究及其技術推廣使千萬農家走上了致富路。因此,有必要加強我省微生物工程的研究,開發更多我省工農業需要的微生物工程技術,促進農產品、農副產品的轉化增值,提高經濟效益。

1.4 提升我院科研水平及人才培養的競爭能力
  雖然河南省科學院的微生物工程研究已經取得了一定的成績,但從整體上看,我省在這方面的科研開發水平還相對滯后。 由于種種原因, 近年來我省在微生物技術研究領域出現了明顯滑坡:隊伍分散、手段落后,難以實施真正的學科集成交叉,不僅在國內上難有出色的表現,就是在省內社會經濟生活中也失去了應有的地位與作用。因此,為了提高我院在微生物工程領域的科研水平,凝聚優秀人才,為我院培養一批微生物工程領域具有國內先進水平的研發隊伍,也是建立我院微生物工程重點實驗室的目標。

2 “河南省科學院微生物工程重點實驗室”的研究方向及研究內容
  河南省科學院微生物工程重點實驗室利用包括基因工程、細胞工程、代謝工程和酶工程等在內的各種現代生物技術手段,以微生物新菌種、新方法、新技術、新工藝、新產品的研究開發為己任,以與微生物工程直接相關的河南省食品、化工、醫藥、農業、環保等行業的可持續發展為奮斗目標,進行具有應用價值的微生物新菌株的育種研究、代謝研究及發酵技術研究等。多年來,實驗室堅持理論研究與實踐相結合、基礎研究為主的原則, 運用微生物學、生物化學、分子生物學、遺傳學、 發酵工程學的基礎理論和先進的實驗技術,建立了獨具特色的微生物學研究體系,確立了以微生物發酵新菌株新工藝研究、生物質資源微生物轉化技術研究、環境治理及其友好產品的微生物研究、微生物鑒別診斷技術研究為主的研究方向。這4個研究方向特點鮮明、相互關聯,在經濟與社會發展中具有重要的科學研究價值和應用價值。

2.1 微生物發酵新菌株新工藝研究
  利用包括基因工程等在內的各種現代生物技術,篩選工業發酵產品(如新型藥物、有機酸、酶制劑、生物聚合物、 功能性食品或飼料添加劑、生理活性物質、 抑菌殺菌劑以及精細化工產品等)的微生物優良菌株;建立目標基因的高效表達系統;開展代謝途徑、發酵新技術以及產物分離純化技術的研究。

2.2 生物質資源微生物轉化研究
  開展木質纖維素微生物降解機理研究;進行木質纖維素降解菌篩選和改造等相應技術研究;利用微生物技術降解轉化農作物秸稈等木質纖維素類資源及其它農業廢棄物,發酵生產化工原料、沼氣、飼料和飼料添加劑、食用菌等。

2.3 環境治理及其友好產品的微生物研究
  進行環境中微生物的主要類群、生態、生理生化特征和相互作用關系的研究;開展污染物的微生物降解與轉化機理研究、污染環境及土壤的微生物修復研究;清潔生產工藝(細菌脫硫技術、生物制漿技術、酶法廢紙脫墨技術等)研究;開展環境友好產品(如生物可降解塑料、生物農藥、生物肥料等)的微生物高產菌株選育與應用技術研究。

2.4 微生物鑒別診斷技術研究
  開展微生物代謝、遺傳以及特異抗原、基因片段或代謝產物的分離鑒定研究;結合微生物培養技術、培養基制備技術,進行快速、標準、微量的細菌鑒定方法的研究;建立簡便的微生物鑒別方法;開展與人類健康密切相關的微生物的優良顯色培養基的篩選研究;如定位顯色培養基等;進行藥敏分析試劑、檢測試紙及診斷試劑的研究。
  總之,以上四個研究方向既分別獨立、自成體系,又互為基礎、相互補充,是研究微生物工程理論及應用技術的有機整體。通過上述4個方面的研究,我們將在微生物工程設備和技術平臺建設、人才培養等方面為河南省的經濟發展提供強有力的支持,為我省乃至全國的微生物學理論研究與技術創新奠定基礎,形成一系列具有自主知識產權的應用微生物工程核心技術,研發一批具有應用價值的微生物新產品。

3 工作基礎(人才隊伍、科研、條件)

3.1 人才隊伍
  本實驗室在微生物工程專業領域內,擁有了相當雄厚的科學研究實力與規模,在該領域現有專職及兼職科研人員36名,其中中國科學院院士2人,博士生導師6人,教授及研究員15人,副高級職稱科技人員7人,研究助手6人。實驗室現有固定研究人員22人,平均年齡在38歲左右,其中河南省跨世紀學術帶頭人1人,享受政府津貼2人,具有博士學位的3人,碩士學位5人。研究人員具有較高的專業理論水平和實際工作經驗,同時還具有良好的工作作風和團隊精神。

3.2 科研工作基礎
  河南省科學院微生物工程重點實驗室的科技人員拼搏進取,孜孜以求,在微生物工程技術研究方面取得了可喜的成績。近年來,實驗室在現代微生物工程新理論、新方法、新技術研究的基礎上,緊緊圍繞微生物發酵新菌株新工藝的研究、生物質資源微生物轉化技術研究、環境治理及其友好產品的微生物研究以及微生物鑒別診斷技術研究等,開展了深入的微生物學基礎理論和應用基礎理論以及新方法、新技術、新工藝、新產品的研究,目前有多項國家級、省級自然科學基金和攻關在研項目;培養了一批掌握本學科發展動態、專業基礎知識扎實的學術骨干;在微生物工程應用基礎研究方面力量雄厚。由實驗室研究開發并擁有自主知識產權的優良微生物菌種135株,顯色培養基15種(每種培養基都有成熟的生產工藝和嚴格的質控標準,都已形成了產品);新技術新產品有:乳酸發酵高產菌株及生產技術、檸檬酸發酵高產菌株及生產技術、固定化細胞技術、食醋醬油發酵優良菌株及生產技術、食用菌高產栽培技術、黃原膠、糖化酶、淀粉酶、飼用酶制劑優良菌株和技術、微生態制劑、γ-亞麻酸、麥迪霉素、柿子醋、雞腿蘑、白阿魏蘑、杏孢菇、黃背木耳菌種、微生物接種劑、秸稈微生物發酵劑、真菌殺蟲菌劑,顯色培養基、診斷試劑等;在國內學術界、企業界具有較為廣泛的影響;在省內具有明顯的學科優勢,并在產學研結合方面做出了顯著成績。如鄲城乳酸廠使用實驗室選育的乳酸發酵高產菌株和工藝技術,目前已發展成為亞洲最大的乳酸生產企業。近年來實驗室共承擔國家及省級科研項目53項,發表研究論文100多篇,出版專著8部,發明專利2項;河南省生物工程學會發酵工程專業委員會在我室掛靠。2001年我們與河南師范大學聯合申報了微生物學碩士點,并獲批準。實驗室取得了多項研究成果。如實驗室在工業微生物領域開展的“載體固定化增殖酵母應用于淀粉資源料酒精生產的研究”2001年獲河南省科技進步二等獎,成果轉讓張裕葡萄酒公司后取得良好的經濟效益;又如酶制劑的研究,“纖維素復合酶生產新工藝和開發應用研究”2000年獲河南省科技進步二等獎;“畜、禽、水產專用酶制劑的開發與應用研究”, 獲河南省2003年科技進步二等獎; 成果產業化后取得了良好經濟效益和社會效益。在農業微生物研究領域也有多項研究成果問世;如“農副產品下腳料栽培雞腿菇技術研究與應用”2001年獲河南省科技進步三等獎;“白阿魏蘑菌種選育研究與應用”2002年獲河南省科技進步二等獎;“河南大型真菌資源研究”2002年獲河南省科技進步三等獎;“杏鮑菇菌種選育及栽培技術研究與應用”2004年獲河南省科技進步三等獎;在微生物鑒定技術研發方面,“快速乙肝表面抗原膠體金免疫層析測定法的建立及應用” 2001年獲河南省科技進步二等獎,并首家獲得生物制品二類《新藥證書》和《生產批準文號》。在微生物資源、新型酶制劑、環境友好產品等研究方面也作了大量工作,并取得了好的成績。上述研究成果均達到國內領先或國內先進水平,標志著實驗室的學術水平與研發能力。成果在實際生產中應用后也取得了顯著的經濟效益和社會效益。總之,河南省科學院微生物工程重點實驗室具有較強的科技成果轉化隊伍和科研成果轉化能力,在技術創新研究和推廣應用方面進行了大量探索,積累了豐富經驗,為創建河南省省級重點實驗室奠定了堅實基礎。

3.3 科研條件
  目前實驗室有工作用房28間,面積600多平方米;擁有各類儀器設備200多臺(套),其中有超高速冷凍離心機、冷凍干燥儀、超低溫冰箱、氣相色譜儀、高效液相色譜系統、PCR擴增儀、全自動氨基酸分析儀、全自動核酸蛋白純化儀(FPLC)、凝膠圖像處理系統等高精度大型儀器30余臺(套);價值500多萬元。還有無菌室、專業發酵室等輔助設施。2004年又購進了一批新的儀器設備,設施環境條件不斷改善,現在研究實驗工作已基本實現微機化管理。

4 學術交流
  實驗室十分注重基礎研究與科研成果的轉化,加強與科研院所、企業的聯合,先后與中國科學院微生物研究所、北京市農林科學院農業生物技術研究中心、中國農業大學、西北農林科技大學合作,已經進行或正在進行的聯合攻關科研項目十余項。先后與首都師范大學、河南師范大學、河南農業大學、河南工業大學建立了密切的、有實質內容的合作關系,共培養碩士生6名;重視與國外技術交流與合作,先后與美國、澳大利亞、俄羅斯、巴西及歐盟建立了項目合作關系,取得了豐碩的成果。

5 預期目標
  實驗室本著基礎性創新、 應用性、突出重點的原則開展研究工作, 在微生物發酵新菌株新工藝研究方面,擬開展工業發酵新產品高產菌株選育、工程菌構建與發酵技術研究,目標物的分離提純工藝技術的開發研究,研發一批工業發酵產品生產的核心技術。在生物質資源微生物轉化研究方面,擬開展木質纖維素微生物降解機理基礎研究;篩選和改造木質纖維素降解菌;利用微生物技術降解轉化農作物秸稈等木質纖維素類資源及其它農業廢棄物,發酵生產酒精、有機溶劑等化工原料及飼料、沼氣、酶制劑、食用菌等有用產品;利用光合細菌生產飼料添加劑等。在環境治理及其友好產品的微生物研究方面,擬開展能夠降解有機物質、有毒有害物的微生物種群及其相互間的共生和協同作用研究;研究微生物降解有機物、有毒有害物質的降解機理,并利用這些微生物種群和特性來處理污水、固體垃圾,從而達到受污染環境的生物修復。研究清潔生產工藝。研究開發新型生物農藥、生物肥料等。在微生物鑒別診斷技術的研究方面,擬開展微生物遺傳基因片段及代謝產物的分離鑒定研究;進行快速、標準、微量的細菌鑒定方法的研究;開展與人類健康密切相關的微生物的優良顯色培養基的篩選研究;進行藥敏分析試劑、檢測試紙及診斷試紙的研究。通過上述研究,實現我省在這些項目產品的核心技術上的突破,為我省工農業生產結構調整提供可選用的新產品、新工藝、新技術。要達到的具體目標如下

5.1 完成具有國內領先水平的科研成果
  在已經形成的4個研究方向上,開展更為深入的科學研究,并爭取在國內核心刊物和國際學術刊物上發表一定數量的文章,使之有能力參與國內的合作和競爭,并在某些方面爭取創新和突破,奠定在國內微生物工程領域的學術地位。

5.2 建設具有國內一流并達到國際水平的技術和設備平臺
  河南省科學院微生物工程重點實驗室現有儀器設備200余臺(套),價值500多萬元,其中大型儀器設備30余臺(套),在微生物工程研究領域具備相當的實力;在此基礎上建設的河南省微生物工程重點實驗室,將以建立現代微生物工程技術平臺為目標之一。利用大型儀器設備資源共享為原則,在進一步加大資金投入的前提下,實現研究手段、研究方法上的提升;進而推動微生物工程等相關學科及學科群的發展,形成自己的特色和學科優勢。實現儀器設備的合理共享,取得共同發展。

5.3 造就國內外有影響的學科帶頭人
  在人才培養等方面造就一支以中青年為骨干的充滿活力的高水平學術隊伍,使本實驗室成為國內微生物工程技術研究和學術交流的重要基地和人才培養搖籃。

5.4 成為微生物工程新技術轉化基地
  在本領域內獲得有自主知識產權的專利成果,并用于我省醫藥、食品、化工、農業、環保、能源等產業的結構調整和優化,加快我省微生物工程相關行業的生物技術的應用,促進我省經濟和社會發展。

5.5 建設更為雄厚學科基礎
  充分利用依托單位河南省科學院自然科學綜合研究機構學科多、學科全、人才集中等優勢,為河南省微生物工程重點實驗室建設提供相應的支撐。在實驗室原有的研究及人才培養的基礎上,在3~5年內建立一個微生物工程學科的博士后流動站,為日后進一步培養本學科的高級專業技術人才和重點實驗室建設打下良好的基礎。

 
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