
習近平總書記就大食物觀作出一系列重要論述,強調樹立大農業觀、大食物觀,要從植物、動物、微生物等生物資源中全方位、多途徑地開發食物資源。
農業微生物是我國現代種業體系的重要組成部分,支撐著生物肥料、生物農藥以及未來食品等產業的發展。微生物制造作為新質生產力的重要組成部分,正以前沿科技的姿態為農業農村領域帶來新的發展機遇。
如何推動農業微生物種業創新發展,加速微生物科技成果轉化應用?近日,第二屆農業微生物種業專業論壇在北京舉辦,論壇以“發展微生物制造 培育新質生產力”為主題,由中國農業科學院生物技術研究所副所長燕永亮、中國農業科學院生物技術研究所微生物學研究中心主任張偉主持。
產業
應用價值巨大
/ 尚未滿足“大食物觀”等新需求 /
微生物的開發利用是發展新質生產力的重要突破口。
中國農業科學院發展建設局副局長于輝指出,農業微生物制造作為生物技術和現代農業深度融合的產品,是農業科技創新的前沿陣地,是推動農業綠色發展提質增效的重要引擎,也是發展農業生產力的重要體現。
益生菌、根際微生物、殺蟲微生物等農業微生物種類豐富,應用價值巨大。
以厭氧微生物為例,其廣泛分布于高溫、高壓、高鹽、強堿等極端環境,具有淀粉酶、纖維素酶、DNA聚合酶等多種高活性生物酶。“厭氧細胞工程是驅動傳統農業生產方式變革的突破點。”農業農村部沼氣科學研究所研究員承磊說。
承磊表示,厭氧微生物當下仍存在種質資源挖掘不足、代謝機制認知不足以及厭氧資源利用不高的問題。此外,華中農業大學教授彭楠指出,我國現有菌種普遍存在生產性能不足、益生性能不顯著、抗逆性差、營養不全面等問題,難以滿足“大食物觀”等新需求。
據了解,目前基因編輯在農業合成生物學中,已取得在RNA農藥生產、塑料生產等方面的應用。“但基于CRISPR-Cas的基因編輯技術仍存在“卡脖子”問題,要開發多種具有自主知識產權、適用于微生物基因編輯的工具箱。”彭楠說。
北京市農業農村局副局長、一級巡視員姚忠陽表示,未來,北京將持續把做大做強農業微生物種業及產業鏈,作為加快種業科技創新發展重要內容。將加強政府加科研院所加企業的金三角模式,推動建立完善以市場為導向,企業為主體,科研為支撐,政產學研結合的創新體系,加速微生物科技成果轉化應用,為提升微生物整體效能貢獻北京力量。
破局
推動傳統農業轉變
/ 加強微生物應用保障糧食安全 /
研究微生物代謝元件以及代謝途徑后,如何將其應用于制造?東北農業大學教授向文勝建議,建立簡單、易行的代謝途徑“適時、適量”表達自調控優化策略。
向文勝表示,通過基礎研究確定解決重大問題的酶及復配體系研究方向,基于國際領先酶分子設計平臺,獲得解決方案,最終實現閉環。“要強化基礎認知,了解生物合成調控機制和菌株代謝轉換機制,完善元件支撐、適配策略、高效篩選等環節。”
在農業領域,合成生物學發揮著改良作物抗性、創新肥料和農藥、提高產量、增強逆境適應性等作用。
南寧漢和生物科技股份有限公司、農業農村部微生物肥料重點實驗室主任余義發建議,加強生物過程的自動化和智能化,縮短上游技術到下游生產的距離,帶動下游工程配套產業鏈的進步。
在農產品的定向生物加工中,降解、轉化出所需的特定功能片段(特定多肽等),是決定糧食利用效率的關鍵,也是解決糧食問題的有效途徑。
華東師范大學教授張魯嘉表示,為加工定制種源、在種源中強化加工,讓種源開發與體外加工相串聯,從而實現非糧農產品的糧食化、營養化開發,是維護我國糧食安全的新思路。
細胞工廠、酶分子是在工業生物制造領域的標志性產物,實現了物質轉化與能量轉化。
中國科學院天津工業生物技術研究所研究員張以恒提出打破農業思想鋼印,用工業反哺農業,推動傳統農業向高效集約化生物制造的轉變。“體外生物轉化具有產物得率高、反應速度快、產物濃度高以及能耗低等優勢,是實現保飯碗及保制造‘二個必保’的工業制造平臺之一。”
針對糧食安全問題的緊迫性以及其技術方案復雜性,要建立定量分析工具,甄選最佳路徑。張以恒表示,保障糧食安全與工業生物制造的新路徑為“二不變、二替換、二提供”,即口糧不變,動物蛋白來源不變;用飼料糧替換工業用糧,用生物質替換飼料糧;用生物質淀粉提供熱量,用氨基酸提供蛋白。
合力
政企聯合
/ 加速科技成果轉化應用 /
微生物作為研究生物體進化演變和遺傳變異基本規律的模式生物,是推動農業科技進步的重要源泉。
當前,農業微生物制造產業不再局限于傳統的食品、飼料和生物藥品等領域,而是越來越多地涉及新材料、化工產品、能源和環境保護等領域。
慕恩(廣州)生物科技有限公司農業事業部首席運營官王琳表示,跨國公司持續加大生物制劑領域投入,加速生物制劑業務發展。并購或加強第三方合作仍然是跨國公司加強生物防治業務發展的主要策略之一。
木霉具有疫病功能,能夠促進次根生長。根利多采取全自動、非密閉的生產方式成本更低。根力多生物科技股份有限公司副總經理黃鵬表示,通過加強院校合作,根力多與北京創新實驗室、中國農業大學等合作,共同研發科研項目,推動科技成果轉化。
北京首鋼朗澤科技股份有限公司副總經理李重陽表示,乙醇梭菌產品的粗蛋白質含量達到80%以上,動物消化率大于90%。目前乙醇梭菌蛋白已成功在魚類、仔豬和肉禽配合飼料中應用,從營養學看,該產品可以作為基礎蛋白原料在各類動物配合飼料中廣泛使用。
作者丨陳迎
攝影丨吳秒衡
編輯丨農財君
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新時代 新種業
南方農村報丨農財寶典













