省微生物研究所：高效利用微生物資源 支撐農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

文/潘慧

[導(dǎo)語]

廣東省科學(xué)院微生物研究所（以下簡(jiǎn)稱“省微生物研究所”）重點(diǎn)致力于具有熱帶亞熱帶特色的微生物資源、微生物與生態(tài)環(huán)境、食品安全及健康等相關(guān)基礎(chǔ)、應(yīng)用基礎(chǔ)及公益性研究，開展為支撐生物技術(shù)相關(guān)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的共性關(guān)鍵技術(shù)研究及儲(chǔ)備性前沿技術(shù)探索，努力建成擁有良好源頭創(chuàng)新能力和有序運(yùn)行的、國內(nèi)一流的現(xiàn)代微生物學(xué)科研機(jī)構(gòu)。2021年，省微生物研究所“農(nóng)業(yè)微生物資源高效利用技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目榮獲2020年度廣東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù) 大力發(fā)展微生物農(nóng)業(yè)

《廣東科技》：恭喜省微生物研究所“農(nóng)業(yè)微生物資源高效利用技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目榮獲2020年度廣東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。請(qǐng)介紹科研團(tuán)隊(duì)的基本情況。

省微生物研究所：謝謝。廣東省科學(xué)院微生物研究所前身為中科院中南真菌研究室，1964年經(jīng)原國家科委批準(zhǔn)成立，1972年改名為“廣東省微生物研究所”，2020年改名為“廣東省科學(xué)院微生物研究所”，隸屬于廣東省科學(xué)院。此次獲獎(jiǎng)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)——生物資源保護(hù)與創(chuàng)新利用研究團(tuán)隊(duì)的主要研究方向是微生物資源發(fā)掘保護(hù)和農(nóng)業(yè)應(yīng)用微生物技術(shù)，主要是圍繞減肥減藥、健康養(yǎng)殖、廢棄物資源化，從各類環(huán)境中發(fā)掘高活性的功能微生物，并基于這些微生物資源開發(fā)高活性菌劑、有機(jī)肥、生物飼料等綠色、環(huán)境友好的農(nóng)業(yè)投入品，用于替代化肥、農(nóng)藥、抗生素，以及用于動(dòng)物飼料生產(chǎn)、廢棄物資源化、養(yǎng)殖水體脫氮等。此次獲獎(jiǎng)項(xiàng)目是我們團(tuán)隊(duì)過去10年研究取得的代表性成果之一。

《廣東科技》：科研團(tuán)隊(duì)是如何選擇這一課題研究方向的，研究的主要內(nèi)容、解決的難點(diǎn)問題、創(chuàng)新點(diǎn)及意義何在，取得了哪些重要科研成果，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益如何？

省微生物研究所：微生物廣泛分布在所有生態(tài)系統(tǒng)中，是地球物質(zhì)循環(huán)的主要參與者。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，微生物與土壤、作物、動(dòng)物共同形成農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中最基本的物質(zhì)循環(huán)，在有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量循環(huán)過程中發(fā)揮著不可或缺的重要作用。微生物不僅能夠分解動(dòng)植物殘?bào)w、改良土壤、提高肥力、促進(jìn)作物生長，還與動(dòng)植物存在直接的互作關(guān)系，對(duì)動(dòng)植物的生長和健康具有重要的影響。因此，通過發(fā)掘農(nóng)用戰(zhàn)略性微生物資源，創(chuàng)新微生物在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)，大力發(fā)展微生物農(nóng)業(yè)，是保障糧食安全、提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)的重要途徑。這是我們團(tuán)隊(duì)選擇微生物資源和農(nóng)業(yè)應(yīng)用微生物技術(shù)作為主體研究方向的初衷。

農(nóng)業(yè)微生物技術(shù)為破解當(dāng)前農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)過程中面臨的難題提供了新思路和新途徑。在國家提出“碳中和碳排放”“兩減一增”“健康中國、美麗中國”建設(shè)的總體要求下，農(nóng)業(yè)微生物在保障國家糧食安全，替代化肥、農(nóng)藥、抗生素，治理養(yǎng)殖環(huán)境，減少碳排放，實(shí)現(xiàn)碳中和農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用等方面發(fā)揮重要作用。大力發(fā)展農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)符合國家的戰(zhàn)略需求，但當(dāng)前仍面臨著“缺芯少核”的狀況，本土優(yōu)勢(shì)功能菌株資源不足、功能活性分子機(jī)制不清、高性能產(chǎn)品匱乏、應(yīng)用技術(shù)落后等仍是主要制約因素。針對(duì)上述問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)強(qiáng)化優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)功能菌種資源的挖掘和選育，致力于構(gòu)建國際一流的農(nóng)業(yè)微生物戰(zhàn)略資源庫和公益性共享服務(wù)平臺(tái)，為我省乃至全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供重要的戰(zhàn)略支撐和物質(zhì)保障；開展重要農(nóng)業(yè)微生物功能活性機(jī)制研究，為應(yīng)用提供理論指導(dǎo)；攻克產(chǎn)業(yè)化技術(shù)難點(diǎn)，創(chuàng)制高效、環(huán)境友好的農(nóng)業(yè)微生物系列產(chǎn)品，減少化肥、農(nóng)藥、抗生素的使用，為我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新動(dòng)力。取得成果包括：分離農(nóng)業(yè)微生物1.8萬余株，建成了具有國際影響力的農(nóng)業(yè)微生物戰(zhàn)略資源庫，成為《布達(dá)佩斯條約》國際保藏單位；選育了高性能菌株74株，并揭示了其活性基礎(chǔ)及作用模式，創(chuàng)建了廢棄羽毛與食用菌渣聯(lián)合發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥等多項(xiàng)技術(shù)和工藝，開發(fā)出新型多功能肥料、農(nóng)用菌劑、功能小肽粉等高性能產(chǎn)品10個(gè)；向3000多家單位提供菌種3萬多株次、技術(shù)服務(wù)1.5萬余次；有機(jī)肥、菌劑等產(chǎn)品累計(jì)推廣面積超過300萬畝，減少化肥使用30%～50%，功能小肽粉和發(fā)酵飼料年產(chǎn)超過60萬噸。項(xiàng)目成果的應(yīng)用在近3年取得經(jīng)濟(jì)效益110.9億元，利潤30.5億元；發(fā)表論文89篇，授權(quán)專利15件，1項(xiàng)成果鑒定為國際先進(jìn)，有效支撐了化肥、農(nóng)藥減施和養(yǎng)殖全面禁抗。

項(xiàng)目獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)：生物資源保護(hù)與創(chuàng)新利用研究團(tuán)隊(duì)

《廣東科技》：科研團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目研發(fā)過程中遇到了哪些困難，是如何克服的？

微生物研究所：科研本身就是一個(gè)解決問題和困難的過程。我們遇到的最大困難是如何將高性能菌株開發(fā)成高性能產(chǎn)品?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)往往是將復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單化，抽象出一些基本要素進(jìn)行觀察和分析，因此，許多菌株在實(shí)驗(yàn)室條件下表現(xiàn)出非常好的性能，但是做成實(shí)際產(chǎn)品往往達(dá)不到實(shí)驗(yàn)室的效果。這里面有工藝適配性的問題，也有產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景和環(huán)境的影響因素。例如，我們?cè)谧龉S化養(yǎng)殖水體脫氮時(shí)，利用此前在一般水體脫氮效果比較好的菌株，效果非常差，經(jīng)過系統(tǒng)分析工廠化養(yǎng)殖模式和水體特點(diǎn)，我們選用了寡營養(yǎng)偏好、可在低碳氮比條件下實(shí)現(xiàn)較好脫氮的菌株，取得了滿意的效果。

獲獎(jiǎng)成果之一：廢棄羽毛與食用菌渣聯(lián)合發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥技術(shù)

獲獎(jiǎng)項(xiàng)目第一完成人朱紅惠所長、研究員在全省科技創(chuàng)新大會(huì)上獲頒廣東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)證書

強(qiáng)化微生物功能 改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境

《廣東科技》：科研團(tuán)隊(duì)接下來將繼續(xù)開展哪些攻關(guān)研究及未來計(jì)劃是什么？

省微生物研究所：我們的團(tuán)隊(duì)一直圍繞微生物資源和農(nóng)業(yè)應(yīng)用微生物技術(shù)兩條主線開展工作。受制于培養(yǎng)技術(shù)，環(huán)境中90%以上的微生物未獲得純培養(yǎng)，這里面也包括了一些在環(huán)境中發(fā)揮重要作用的類群。我們的工作之一就是培養(yǎng)微生物，通過創(chuàng)新培養(yǎng)技術(shù)提高環(huán)境中可培養(yǎng)微生物的比例。比如，叢枝菌根真菌能夠與絕大多數(shù)陸生植物的根形成共生關(guān)系，促進(jìn)植物營養(yǎng)吸收，而粘細(xì)菌是一類具有獨(dú)特捕食特性的微生物類群，能夠捕食絕大多數(shù)植物病原菌，這兩類微生物在植物抗逆促生和病害生物防治方面都具有較大的應(yīng)用潛力。但這兩類菌在培養(yǎng)方面都存在較大問題，不過目前我們對(duì)這兩類菌的培養(yǎng)已經(jīng)取得一些積極進(jìn)展。同時(shí)，我們?cè)诶煤铣缮飳W(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)投入品的綠色生產(chǎn)方面也取得了較好的進(jìn)展，例如，通過酵母底盤細(xì)胞實(shí)現(xiàn)了飼用番茄紅素的高效生產(chǎn)，單位產(chǎn)率國際領(lǐng)先，目前已經(jīng)進(jìn)入到產(chǎn)業(yè)化階段。

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中微生物功能的最大化已成為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。2019年，美國國家科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院將微生物組列為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域未來亟待突破五大發(fā)展方向之一。農(nóng)業(yè)微生物組技術(shù)的重要性在于它能幫助人們能夠更好地理解微生物與動(dòng)植物及環(huán)境間的相互作用，加深對(duì)整個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中微生物功能的整體認(rèn)知。農(nóng)業(yè)微生物組技術(shù)的突破將使人類獲得能夠精準(zhǔn)調(diào)控農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中微生物群落與功能的能力，利用功能菌群及其相關(guān)產(chǎn)品對(duì)特定生境微生物組的功能進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控和干預(yù)，從而實(shí)現(xiàn)改善土壤結(jié)構(gòu)和種養(yǎng)環(huán)境，強(qiáng)化動(dòng)植物對(duì)不良環(huán)境條件及病害的抵抗力，提高種養(yǎng)效率，減少農(nóng)藥、化肥、抗生素等使用,改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境?；谖⑸锝M的精準(zhǔn)應(yīng)用技術(shù)已成為農(nóng)業(yè)生物技術(shù)發(fā)展的重要方向。最近，我國承諾在2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，而農(nóng)業(yè)是溫室氣體排放的重要來源，主要來自化肥施用、大田種植、牲畜養(yǎng)殖等環(huán)節(jié)，因此，今后我們將繼續(xù)圍繞微生物資源和農(nóng)業(yè)應(yīng)用微生物技術(shù)，通過創(chuàng)新微生物培養(yǎng)技術(shù)，加強(qiáng)微生物組、合成生物學(xué)研究，大力發(fā)展減肥減藥、健康養(yǎng)殖、廢棄物資源化等應(yīng)用微生物技術(shù)，提高種養(yǎng)效率，減少農(nóng)藥、化肥、抗生素等的使用,提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和安全性，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰和碳中和。

省微生物研究所的農(nóng)業(yè)微生物戰(zhàn)略資源庫

政策扶持科技創(chuàng)新 成果轉(zhuǎn)化造福百姓

《廣東科技》：科研院所如何將科研成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，造福百姓？

省微生物研究所：科研院所是從事科研的機(jī)構(gòu)，但科研工作不僅要“頂天”，還要“立地”。我們研究所概括起來就是做兩件事，一是如何控制微生物有害的一面，二是如何有效發(fā)揮微生物有益的一面，因此，我們從事的工作與老百姓的日常生活息息相關(guān)。我們?cè)谑吃葱灾虏【兔垢⑸锏目刂?，城市污水、垃圾滲濾液、工廠臭氣的治理，傳統(tǒng)食藥用菌健康產(chǎn)品的研發(fā)以及農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用等方面均形成了一系列的成果，這些成果通過專利授權(quán)、技術(shù)入股等形式進(jìn)行轉(zhuǎn)化應(yīng)用，在為老百姓提供健康的食品和環(huán)境方面作出了貢獻(xiàn)。

《廣東科技》：請(qǐng)談?wù)劊F所認(rèn)為近些年廣東省創(chuàng)新政策、環(huán)境和機(jī)制，對(duì)科技創(chuàng)新起到了怎樣的作用，以及貴所對(duì)廣東省實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)、進(jìn)一步加快建設(shè)更高水平科技創(chuàng)新強(qiáng)省有何建議。

省微生物研究所：廣東作為改革開放的排頭兵，具有很好的創(chuàng)新政策環(huán)境，特別是2019年“科創(chuàng)12條”的出臺(tái)，為更好發(fā)揮科技創(chuàng)新引領(lǐng)作用,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境。同時(shí)，廣東具有很好的經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，在許多行業(yè)都培育出了創(chuàng)新能力很強(qiáng)的企業(yè)，科研人員能夠與這些企業(yè)形成較好的互動(dòng)，從而對(duì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)和基礎(chǔ)科研的創(chuàng)新形成良性雙促進(jìn)的局面。我們希望廣東能夠在基礎(chǔ)科研方面繼續(xù)加大投入力度?；A(chǔ)科研的特點(diǎn)是時(shí)間長、不容易看到效果，但是，一旦取得突破，可能對(duì)社會(huì)、產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)是跳躍式甚至是劃時(shí)代的。同時(shí)希望廣東還要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)青年科技人員的支持，多設(shè)計(jì)一些面向青年科技工作者申請(qǐng)的課題，助力青年人快速成長。