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离子束生物技术改良微生物菌种前景广阔

   日期:2011-01-12     来源:发酵工业网    作者:发酵网    浏览:1443    评论:0    
  
离子束生物技术是80年代中期由中国科学院等离子体物理研究所的研究人员创造的,是具有中国自主知识产权的原始创新技术,并已从国内走向世界。这一技术既可诱变出生物育种新材料,又可用于生物工程中转基因及细胞信号传导、细胞通讯等领域的研究。其基本原理是,通过对人们所希望的离子进行加速,从而对细胞进行刻蚀加工。注入细胞内部的离子可对部分基因进行修饰、加工,引导外源基因,尤其是大分子基因组转入受体细胞,实现在新遗传背景下的诱变育种及遗传转化。   

  一、离子束生物技术研究成果简介   

  十多年来,在国家自然科学基金重点、重大项目和国家计委"八五"、"九五"重点科技攻关项目支持下,该领域基础研究在国际学术前沿占有一席之地。吴李君博士的"离子注入细胞质引起核基因突变"被国际辐射界称为"吴发现",离子注入生物效应写入美国T·Y an g博士的专著《太空放射生物学》,离子束介导DNA大分子转移被美国《基因工程新闻》(1995.1)列为生物工程研究的重要方法。   

 

  离子束生物工程学的应用研究也取得了一系列新成果。到1999年底,该方面的研究创造了5000余份特殊育种材料,育成了9个农作物新品种、14个微生物新菌种,其中6个菌种已产业化;在国内外核心刊物上发表研究论文300余篇,出版专著1部;创经济效益17亿多元。同时,培养出一批优秀的年轻人才,研究生中有18人次分别获全国"五一"劳动奖章、中国博士后优秀论文一等奖、中国科学院院长奖学金特别奖等省部级以上个人嘉奖。江泽民总书记十分关心离子束生物工程育种的进展和发展前景,于1998年9月24日亲临实验室视察,在听取研究成果介绍后,赞叹道:"离子束生物工程技术真是不得了啊!"   

  二、离子束生物技术在微生物新菌种培育上的突出特点   

  离子束生物技术具有以下显著特点:   

  ①技术具有创新性。离子束生物技术是我国的源头创新技术,具有自主知识产权。其创新性得到"八五"、"九五"重点科技攻关项目验收专家的肯定。   

  ②技术具有先进性。离子束生物技术育成的花生四烯酸菌,其发酵水平是国内报道的10倍,国外报道的2倍。产业化后,兴办了一个企业,并使已停产的国有大型企业---武汉抗生素厂恢复生产。尽管罗茨公司于去年就申请了这一新产品在中国的市场准入,但这一具有自主知识产权的高科技产品还是先于国外进入市场。离子束生物工程菌V c新菌株在300吨发酵罐上糖-酸转化率高达94.8%,处于国际领先水平,使我国两个最大的V c厂家每年增加效益数千万元,大大提高了我国Vc生产的国际竞争力。   

  ③技术具有可行性。离子束生物技术自80年代兴起以来,就显示出其在农作物及发酵工业微生物新菌种培育上的潜在优势,短短十余年就育成了14个新菌种,这充分说明了该技术的先进性和成熟性。离子束生物技术创立后,已成为名副其实的高新技术成果的孵化器,在装置发明、方法学创新、新种质资源创建、新菌种培育等方面,每年都有一批成果产出。离子束细胞修饰技术和装置申请了国家发明专利,离子束生物工程装置和微束细胞分析仪被两委一部评为国家"八五"攻关重大科技成果,离子束生物工程应用技术被两委一部评为"世界十大领先攻关成果"。

  离子束生物技术具有广阔的市场前景。该技术已经在全国二十多个省、市的近百个研究单位及企业得到应用,取得了显著的效果。技术发明单位中科院等离子体所利用离子束生物工程技术育成的新菌种已转让给许多家企业,如江苏江山制药、江西赣南制药、宁夏食品色素厂、东北制药总厂、淮南抗生素厂、武汉抗生素厂、武汉烯王生物工程公司等,使这些企业得到了快速发展或走出困境。在全国烟台微生物研讨会上,与会专家对离子束微生物菌种选育报告很感兴趣,纷纷表示将使用这一新方法开展微生物菌种的改良,众多科研院所和企业渴望与中科院等离子体所离子束生物工程中心开展各种形式的合作。  

  三、我国发酵行业在生产中存在的问题及对策   

  我国发酵行业在生产中存在着两大问题。首先,与国外相比,我国生产使用菌种的发酵水平低。如国外高浓度发酵的酒精浓度达到14%~15%,而我国目前的生产水平仅能达到10%左右;糖化酶国外发酵水平为50,000国际单位/毫升,国内为35,000国际单位/毫升左右;柠檬酸发酵水平国外为18%,国内为12%~14%;乳酸国外发酵水平为18%,国内为10%左右;赖氨酸国外发酵水平为16%,国内为9%左右。   

  其次,与国外相比,我国生产使用设备及产品的后续提取工艺落后,产品的收率低。如谷氨酸钠(味精),国外的提取收率为95%以上,国内最高仅达到92%。专家指出,这两低是困扰我国发酵行业的两大顽症,也是影响企业效益的最根本因素。   

  可以看出,由于国内企业受资金匮乏、设备落后、技术创新能力相对薄弱等因素的限制,加之对科研没有足够的重视,这些都造成我国发酵行业整体水平与国外发达国家相比有较大的差距。目前,涉及发酵产品的国内医药、食品、化工、饮料等行业的许多生产原材料不得不从国外进口。加入W TO后,我国许多跟踪国外的发酵产品将面临更大的冲击。显然,要解决上述两大问题,一要从科研着手,选育出发酵水平高或者产抗生素效价高的新菌株。二要加强技术改造与革新能力,引进国际上的新工艺、新设备及后续提取的先进技术。第二个问题对企业而言相对容易解决,而且解决的渠道也比较多,但要得到高水平的发酵菌种并非易事。专家认为,必须依靠坚实的科研基础和持续不断的科技创新才能实现。简言之,必须突破目前常规育种模式,有新的方法产生,才能从根本上选育出高水平的新菌种。离子束生物技术就是在这种背景下应运而生的菌种选育新方法,并已被生产实践证明是一种行之有效的微生物菌种选育的方法,也是一种不可替代的育种方法。这一创新技术如能尽快在国内的微生物育种科研单位及企业得到推广,将加快我国的微生物育种水平早日赶超世界先进水平的步伐。(作者:宋道军)

 
     
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