我國微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究

杜娟，馬連營，馬愛進，劉龍，于晴，吳清平

（1. 廣東省科學院微生物研究所，華南應(yīng)用微生物國家重點實驗室， 廣東省微生物安全與健康重點實驗室，廣州 510070；2. 北京工商大學食品與健康學院，北京 100048；3. 江南大學未來食品科學中心，江蘇無錫 214122；4. 上海交通大學生命科學技術(shù)學院，上海 200030）

一、前言

微生物產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè) [1]，《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》將生物技術(shù)列入科技發(fā)展戰(zhàn)略重點。《“十三五”生物技術(shù)創(chuàng)新專項規(guī)劃》（2017年）提出，拓展產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間、提高發(fā)展質(zhì)量和效益，支持生物技術(shù)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前，我國已經(jīng)形成了微生物醫(yī)藥、微生物制造、微生物農(nóng)業(yè)等涵蓋微生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)方向比較完善的微生物產(chǎn)業(yè)體系。

微生物技術(shù)產(chǎn)品主要應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)藥保健、制造業(yè)等領(lǐng)域，未來發(fā)展?jié)摿薮?。市場調(diào)查機構(gòu)BCC Research預(yù)測，世界微生物產(chǎn)品的市場規(guī)模將從2018年的1863億美元上升到2023年的3024億美元，年復(fù)合增長率為10.2% [2]。隨著組學、合成生物學等技術(shù)的交叉融合發(fā)展，微生物領(lǐng)域的技術(shù)革新、產(chǎn)業(yè)變革進入了蓬勃發(fā)展的新階段，將在促進地區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，催生新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)、新模式方面發(fā)揮重要作用 [3~5]。

面對推進健康中國建設(shè)的重大機遇，微生物產(chǎn)業(yè)應(yīng)積極謀劃高質(zhì)量發(fā)展，更好發(fā)揮應(yīng)有作用。本文作為“中國微生物安全與健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究”項目成果的學術(shù)性展示，從微生物安全、微生物健康、微生物醫(yī)藥、微生物制造4個方面著手，系統(tǒng)調(diào)研產(chǎn)業(yè)總體態(tài)勢，深入剖析產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，總結(jié)凝練我國微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的舉措與對策，以期為產(chǎn)業(yè)宏觀布局、基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)提供參考。

二、微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求分析

（一）保障居民生命健康

微生物的存在伴隨人的一生，是影響人體健康、疾病發(fā)生的關(guān)鍵性因素之一。人類基因組、微生物組相互協(xié)調(diào)，共同維持人體健康。隨著技術(shù)進步，微生物健康產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用，在腸道菌群、營養(yǎng)平衡等方面發(fā)揮了重要作用。①人體微生物是宿主免疫反應(yīng)、抵抗外來致病菌、消化吸收、物質(zhì)能量代謝、促進生長發(fā)育的重要維持者，直接或間接地調(diào)控多個系統(tǒng)的功能。②人體微生態(tài)失衡與以腸道疾病為代表的多種疾病的發(fā)病機制有著密切關(guān)聯(lián) [6,7]。③人體微生態(tài)是藥物代謝的“中間站”，隨著年齡增長而不斷變化，與人的衰老、壽命息息相關(guān)。此外，微生物檢測是保障生命健康必不可少的手段。隨著生活水平提高，人們對健康的重視程度不斷加強，微生物檢測產(chǎn)品作為一次性使用的醫(yī)療消費品，其市場需求將保持穩(wěn)定增長。微生態(tài)藥物作為人體免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)劑，適應(yīng)癥非常廣泛，涵蓋感染、炎癥、糖尿病、腫瘤、營養(yǎng)保健等；因其安全性好、生產(chǎn)周期短、來源豐富的優(yōu)勢，未來有較大的發(fā)展空間。

（二）促進傳統(tǒng)工業(yè)升級

微生物技術(shù)在新材料、新能源領(lǐng)域中的應(yīng)用潛力較大，對工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。與傳統(tǒng)的石油化工、煤化工相比，以生物基為原材料的發(fā)酵生產(chǎn)，可再生性強、安全性高、環(huán)境友好，而微生物是相關(guān)生產(chǎn)流程中最為核心的資源。生物質(zhì)原料的基本元素是C、H、O，幾乎不含S，因此在生物發(fā)酵過程中不產(chǎn)生硫化物，生產(chǎn)過程可顯著減少污染物排放；生物基原料通過降解，最終轉(zhuǎn)化為CO2、H2O而回歸自然，可從根本上規(guī)避環(huán)境污染問題。以己二酸生產(chǎn)為例，生物法相較于化學合成法可減少85%的溫室氣體排放。

（三）支持生態(tài)和環(huán)境保護

微生物可用于凈化生活污水和有毒工業(yè)污水、監(jiān)察環(huán)境污染度，在生態(tài)和環(huán)境保護方面具有重要價值。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，環(huán)境中的難降解有機污染物趨于多樣化、復(fù)雜化、頑固化。針對由環(huán)境污染引起的環(huán)境生態(tài)突出問題，研發(fā)微生物組學的新方法、新技術(shù)，開發(fā)微生物群系功能，有助于深刻認識生態(tài)系統(tǒng)中不同形態(tài)生命體相互依存的運行規(guī)律，從而為改善生態(tài)環(huán)境提供新型解決方案。微生物與環(huán)境的關(guān)系，不僅局限于自然環(huán)境，可擴大到以室內(nèi)環(huán)境為代表的社會環(huán)境；尤其在生物安全方面，新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）疫情防控的實踐證明了在“小環(huán)境”內(nèi)開展微生物監(jiān)測與干預(yù)的重要意義。

（四）助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)革新

我國是世界最大的化肥消費國，過量施肥現(xiàn)象突出，在增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、過多消耗資源的同時，造成土壤、地下水的嚴重污染 [8]。微生物在提高土壤肥力、促進糧食增產(chǎn)、防治糧食作物的病蟲害、防止糧食霉腐變質(zhì)等方面不可或缺。微生物肥料既可輔助土壤提高肥力、改善作物生長、提升作物品質(zhì)與抗逆性，也可減少作物種植過程中對環(huán)境帶來的污染、確保作物符合食品質(zhì)量安全要求，成為現(xiàn)代綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的支柱且應(yīng)用前景廣闊 [9]。微生物發(fā)酵飼料、寵物益生菌等，對促進動物生長發(fā)育、提高免疫力以防病治病、改善飼料適口性與轉(zhuǎn)化率等具有明顯作用。

三、國際微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

（一）產(chǎn)業(yè)布局和技術(shù)進展

生物產(chǎn)業(yè)是世界科技競爭的熱點領(lǐng)域、各國爭相布局的戰(zhàn)略制高點，迄今為止發(fā)布了國家級生物經(jīng)濟相關(guān)政策的國家和地區(qū)超過50個。作為生物技術(shù)的重要組成部分，微生物在現(xiàn)代生物技術(shù)領(lǐng)域中的重要性不言而喻，而微生物制造又是其中的關(guān)鍵方向。

在發(fā)達國家和地區(qū)，微生物制造產(chǎn)業(yè)成為實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。①美國制定了《生物質(zhì)技術(shù)路線圖》（2002年），計劃到2030年，生物基產(chǎn)品替代有機化學品的比例達到25%，生物能源替代運輸用石油燃料的比例達到20% [10]，相關(guān)產(chǎn)品絕大部分來自微生物制造；2015年制定的《生物學產(chǎn)業(yè)化：加速先進化工產(chǎn)品制造路線圖》，提出了利用微生物制造加速化工產(chǎn)品生產(chǎn)的具體目標。②歐盟發(fā)起了“歐洲聯(lián)合生物基產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃”（2014 年），根據(jù)其中的《工業(yè)生物技術(shù)遠景規(guī)劃》，2030 年生物基原料替代化工原料的比例為6%~12%，其中30%~60%的精細化學品將由生物基制造，微生物制造在這一過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用 [10]；2019 年，歐洲生物基化學品的總市場規(guī)模為91.7 億歐元，僅占歐洲化學品市場的2.6%，增長空間和發(fā)展?jié)摿薮?。③德國政府先后發(fā)布了《生物經(jīng)濟2030：國家研究戰(zhàn)略》（2010年）、《生物煉制路線圖》（2012 年）、《國家生物經(jīng)濟政策戰(zhàn)略》（2013年），大力支持利用生物質(zhì)原材料和微生物實現(xiàn)資源的可持續(xù)開發(fā)利用。④日本2002年提出了“生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)立國”的發(fā)展設(shè)想，將生物產(chǎn)業(yè)納入國家核心產(chǎn)業(yè)范疇；出臺了以“基于利用生物機能的循環(huán)產(chǎn)業(yè)體系創(chuàng)造”計劃為代表的政策體系，旨在加速生物技術(shù)利用、促進生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

近年來，世界生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度保持在經(jīng)濟平均增速的2倍，相關(guān)社會投資積極性較高，如2017年的風險投資額超過100億美元（僅次于信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)），成為經(jīng)濟增長的重要驅(qū)動力。從世界微生物產(chǎn)業(yè)鏈來看，上游以技術(shù)服務(wù)公司為主，包括宏基因組測序、微生物檢測、鑒定與分析、臨床診斷等，為行業(yè)提供產(chǎn)品研發(fā)支持；中、下游公司以具體應(yīng)用的場景為主，涉及人體健康的應(yīng)用方向有微生物科研、微生物治療與藥物研發(fā)、健康管理等；美國公司在微生物領(lǐng)域占有優(yōu)勢地位，技術(shù)先進且分布密集 [11]。

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，微生物技術(shù)研發(fā)正轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)化的科學發(fā)展模式，為微生物產(chǎn)業(yè)提供了新的技術(shù)支撐。物理、材料、計算機科學等學科與生命科學交叉融合，推動了生物成像、基因編輯、單細胞、生命組學等技術(shù)的革新；測序技術(shù)突飛猛進，基因編輯、再生醫(yī)學、增材制造、合成生物學等技術(shù)推動了生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的精細化發(fā)展。根據(jù)IncoPat專利數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計結(jié)果，2010—2020年世界微生物技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?85 714件、授權(quán)72 500 件，專利申請量逐年增長，尤其我國專利申請量急劇攀升（見圖1）。

圖1 世界微生物技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾埱闆r

（二）發(fā)展趨勢

世界面臨的重大傳染病暴發(fā)流行、食源性疾病、致病性耐藥“超級細菌”等的威脅趨于嚴峻，嚴重威脅著人類健康。微生物檢測和防控作為最主要的技術(shù)手段，引領(lǐng)微生物安全產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展期；結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能（AI）等技術(shù)的檢測產(chǎn)品，將成為微生物檢測的長期熱點方向。

微生物健康經(jīng)濟快速發(fā)展，以現(xiàn)代生物技術(shù)為核心的微生物健康產(chǎn)品正在快速搶占市場。隨著技術(shù)進步，被譽為人類“第二基因組”的腸道菌群成為新興的熱點研究方向，腸道微生物組學的研究成果可為微生物健康產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供持續(xù)動力。

組學、信息、前沿生物等技術(shù)與數(shù)學、物理等基礎(chǔ)學科的融合交叉，將促進微生物制造體系的重大進步。利用大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)形成的網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)，發(fā)展具有自感知、自學習、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)功能的智能制造產(chǎn)業(yè)鏈，共同推動微生物制造的標準化、精細化、智能化。

世界生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)快速增長，微生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)正快速由最具發(fā)展?jié)摿Φ母呒夹g(shù)產(chǎn)業(yè)向高技術(shù)支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展。隨著基因工程、細胞工程等現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，基于生物數(shù)據(jù)整合的精準醫(yī)學、AI結(jié)合大數(shù)據(jù)的精準藥物設(shè)計，將成為微生物創(chuàng)新藥物研發(fā)及精準醫(yī)療的重要發(fā)展方向。

四、我國微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析

（一）宏觀發(fā)展態(tài)勢

1. 政策環(huán)境不斷完善

生物制造是建設(shè)科技強國的重點發(fā)展領(lǐng)域。十多年來，相關(guān)管理部門發(fā)布了支持生物制造發(fā)展的多項產(chǎn)業(yè)政策?！秶鴦?wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》（2010年）將生物制造列為生物產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容，突出了生物制造的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)屬性?！丁笆濉眹覒?zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》進一步明確，生物制造作為國家重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的主攻方向。國家統(tǒng)計局公布了《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類（2018）》，涉及生物基材料、微生物制造制品、生物酶制品、海洋生物制品、生物工程相關(guān)設(shè)備制造、生物服務(wù)業(yè)等行業(yè)方向?！犊萍疾筷P(guān)于支持建設(shè)國家合成生物技術(shù)創(chuàng)新中心的函》（2019年）指出，重點突破工業(yè)酶和核心菌種自主構(gòu)建與工程化應(yīng)用的技術(shù)瓶頸制約，引領(lǐng)構(gòu)建未來生物制造新的技術(shù)路徑。

2. 產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大

我國微生物安全與健康產(chǎn)品的需求和供給均保持快速增長態(tài)勢，市場空間和潛力極大。微生物檢測行業(yè)產(chǎn)值持續(xù)上升，從2010年的0.19億元 增長至2019年的4.67億元，復(fù)合年增長率超過40% [12]。微生物健康產(chǎn)品的供需保持快速增長，以益生菌為例，2017年市場規(guī)模為460億元，2022 年預(yù)計增長至896億元，年均增速約為14% [13]。 發(fā)酵工程是微生物制造產(chǎn)業(yè)的重要組成部分之一，近年來我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展平穩(wěn)，正在向質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變，新型發(fā)酵產(chǎn)品及衍生新產(chǎn)品的品種持續(xù)增多；2018 年主要發(fā)酵產(chǎn)品產(chǎn)量為2.962×107t，總產(chǎn)值為2472億元 [14]。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測，我國生物藥市場規(guī)模到2025年可達8310億元，到2035 年將超過8萬億元 [15]。

我國在微生物產(chǎn)業(yè)的配套環(huán)節(jié)方面進步顯著。在COVID-19疫情防控過程中，國產(chǎn)原料使用廣泛，發(fā)揮了重要作用。在微生物儀器研究方面，國內(nèi)企業(yè)前期主要依靠并購、貼牌，與國外技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)開展產(chǎn)業(yè)合作；當前已建立了相對完備的技術(shù)研發(fā)能力，如已有13款國產(chǎn)基因測序儀獲得國家藥品監(jiān)督管理局批準上市（截至2019年10月），可應(yīng)用于臨床。在測序產(chǎn)業(yè)方面，國內(nèi)企業(yè)打破了國外市場壟斷格局，設(shè)備出口多國，為客戶提供更高質(zhì)量、更具性價比的測序設(shè)備及服務(wù) [16]。

（二）細分產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

1. 微生物安全產(chǎn)業(yè)

微生物安全產(chǎn)業(yè)包括微生物檢測和診斷、微生物防控。從產(chǎn)業(yè)鏈分布來看，病原微生物的檢測和控制技術(shù)主要由發(fā)達國家的大型跨國公司所掌握，而我國企業(yè)缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的檢測和控制技術(shù)，如由于檢測靶標缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)，使得分子檢測新技術(shù)、新產(chǎn)品發(fā)展受到制約。另外，在微生物檢測和診斷方面，國內(nèi)基礎(chǔ)薄弱、起步較晚、重視程度不夠，加之缺乏具備國際競爭力的行業(yè)龍頭企業(yè)，未能形成合理聚集的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。

2. 微生物健康產(chǎn)業(yè)

近年來，我國微生物健康產(chǎn)品結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣化，新的益生菌、食用菌、螺旋藻等產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，市場規(guī)模逐步擴大；然而多數(shù)益生菌產(chǎn)品沿用國外菌株，如目前國內(nèi)批準應(yīng)用于嬰幼兒食品的9種菌株全部為進口。我國的人口老齡化趨勢明顯，隨著居民經(jīng)濟條件改善、健康意識増強，消費者對健康產(chǎn)品和服務(wù)的需求必然繼續(xù)増長；關(guān)于微生物健康產(chǎn)品的消費支出、占總消費支出的比例均呈上升趨勢，體現(xiàn)了微生物健康產(chǎn)業(yè)市場需求方面的巨大潛力 [17]。

3. 微生物制造產(chǎn)業(yè)

我國微生物制造業(yè)已經(jīng)進入工業(yè)化階段，成為國民經(jīng)濟新的增長點 [18]。我國大宗微生物制造產(chǎn)品的產(chǎn)量居世界首位，在京津冀、長江三角洲、珠江三角洲等地區(qū)形成了富有特色的生物產(chǎn)業(yè)集群?？股亍⒕S生素、氨基酸、生物堿、解熱鎮(zhèn)痛藥、激素是我國出口原料藥的主要品類 [19]。當前，微生物制造企業(yè)布局已由中小企業(yè)為主體轉(zhuǎn)變?yōu)橐源笃髽I(yè)、大集團占主導地位，形成了一批具有較強市場競爭力的企業(yè)。也要注意到，盡管國家政策支持并傾斜資源投入，微生物制造的行業(yè)結(jié)構(gòu)仍有待轉(zhuǎn)型升級以進入產(chǎn)業(yè)鏈的價值高端。

4. 微生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)

我國是微生物制藥生產(chǎn)（以抗生素類藥物為主）大國，在國家的大力扶持下生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)取得了跨越式發(fā)展。隨著生物醫(yī)藥技術(shù)進步、信息與數(shù)字技術(shù)升級、《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》等政策推動，我國生物醫(yī)藥市場規(guī)模已位列世界第二，且創(chuàng)新藥已明確為產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的“主旋律” [20]。從產(chǎn)業(yè)布局和區(qū)域分布來看，我國以產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)為基礎(chǔ)、以地理靠近為特征，形成了環(huán)渤海、長江三角洲、珠江三角洲3大主導地區(qū)；相關(guān)企業(yè)仍處于發(fā)展期，將隨著市場需求的穩(wěn)步擴大而保持良好的發(fā)展空間。

（三）產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

1. 產(chǎn)業(yè)鏈源頭的創(chuàng)新能力不足

盡管我國微生物菌種資源豐富，開發(fā)技術(shù)也在不斷提升，但在核心菌株、關(guān)鍵技術(shù)方面依然相對落后，短期內(nèi)培育出具有自主知識產(chǎn)權(quán)、高生產(chǎn)潛力的菌種與關(guān)鍵酶難度較大，產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力不健全。以益生菌為例，上游原料受到國際寡頭壟斷，國內(nèi)企業(yè)集聚在產(chǎn)業(yè)下游，核心菌株的進口比例超過90%，產(chǎn)業(yè)鏈安全發(fā)展存在隱患。

2. 核心裝備技術(shù)不夠先進

在微生物檢測、微生物制造、微生物醫(yī)藥等方向，國內(nèi)企業(yè)在常規(guī)材料（如化學類原材料及輔助材料）技術(shù)與生產(chǎn)方面基本成熟，但高純度試劑等部分依賴進口。與微生物相關(guān)的儀器設(shè)備涉及機械、電子、軟件、智能集成等技術(shù)，科技含量普遍較高；生物反應(yīng)器、精密檢測設(shè)備、微生物診斷器械所用的核心零部件，國外企業(yè)供貨的比例依然較高。

3. 外部資源與市場的競爭趨于激烈

目前，我國微生物產(chǎn)業(yè)處于升級發(fā)展的過渡階段。受限于市場慣性，國產(chǎn)品牌和自主產(chǎn)品不具有競爭優(yōu)勢，大量產(chǎn)品源自進口，不利于我國微生物產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。隨著國際競爭激烈程度的提高，我國微生物產(chǎn)業(yè)的核心原料、技術(shù)、產(chǎn)品等可能面臨更加不可控的態(tài)勢，給產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來不確定性。此外，不斷出現(xiàn)的新型病毒對人類健康構(gòu)成直接威脅，在COVID-19疫情影響下微生物產(chǎn)業(yè)鏈重塑的風險加大，是微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要關(guān)注的挑戰(zhàn)。

五、我國微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點舉措

（一）系統(tǒng)建設(shè)微生物大科學設(shè)施

1. 全面調(diào)查微生物資源

針對微生物資源表型鑒定與深度挖掘的前瞻性、針對性、精準性不強等問題，加大微生物資源挖掘力度，對微生物安全與健康產(chǎn)業(yè)重要資源開展全面持續(xù)的調(diào)查與收集。根據(jù)我國自然極端環(huán)境地域特點，選擇具有特殊化學因子的鹽湖、堿湖、熱泉、深海等，全面開展微生物遺傳資源物種及基因分析；在現(xiàn)有微生物遺傳資源獲取技術(shù)的基礎(chǔ)上，挖掘極端微生物、難培養(yǎng)微生物的菌種與基因資源，揭示分布規(guī)律及物種多樣性，創(chuàng)建高價值菌種基因與大數(shù)據(jù)，為微生物科學研究及應(yīng)用開發(fā)提供原料。

2. 建立微生物資源平臺

應(yīng)用分子標記等技術(shù)手段，高效篩選并準確評價微生物的菌種、基因、代謝產(chǎn)物，獲得在微生物產(chǎn)業(yè)具有應(yīng)用前景的核心菌株、復(fù)合微生物體系、基因、酶及其他代謝產(chǎn)物。建立微生物種質(zhì)資源平臺，為有機整合我國微生物資源的儲備、評價、開發(fā)、利用提供條件。運用現(xiàn)代信息技術(shù)，建立微生物種質(zhì)資源庫、微生物基因數(shù)據(jù)庫，高效收集包括微生物菌種與細胞資源采集信息、生理生化信息、酶學及代謝產(chǎn)物活性信息、核酸序列信息在內(nèi)的生物資源信息。建立生物信息學數(shù)據(jù)處理、功能分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計等專業(yè)軟件環(huán)境，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析等特色功能，促進全國范圍內(nèi)微生物資源的數(shù)據(jù)共享。

3. 建設(shè)標準化體系和云端實驗室

發(fā)布微生物資源保藏與共享制度，制定包括微生物健康產(chǎn)品檢測、功能評價、質(zhì)量控制等在內(nèi)的標準體系；應(yīng)用云端控制、機器人操作實驗、AI計算，開發(fā)微生物產(chǎn)業(yè)標準化工藝、云端化服務(wù)的基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)。建設(shè)包括微生物制造裝備開發(fā)、發(fā)酵工藝開發(fā)、中試放大生產(chǎn)在內(nèi)的協(xié)同開發(fā)技術(shù)體系，解決科學研究中實驗可重復(fù)、實驗數(shù)據(jù)標準化、實驗設(shè)施開放共享、科學研究眾包等問題，推動云端實驗室平臺向全國輻射。

（二）深入研發(fā)微生物開發(fā)技術(shù)體系

運用基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學等技術(shù)手段，解析菌株的環(huán)境耐受、環(huán)境適應(yīng)、益生功能的分子機制，建立微生物從分離、篩選、評價到相應(yīng)終端產(chǎn)品所需的一系列技術(shù)設(shè)施，覆蓋基礎(chǔ)研究、功能研究、試驗驗證（含臨床研究）、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等環(huán)節(jié)。

發(fā)展菌株高密度發(fā)酵、冷凍保護、微膠囊化、活性保持等產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù)，顯著改善功能微生物制品的生產(chǎn)效率；實現(xiàn)對培養(yǎng)基原料及配料、溫度參數(shù)、時間參數(shù)的嚴格配比，按照功能微生物菌株的差異來設(shè)定優(yōu)化參數(shù)，實質(zhì)性提升產(chǎn)業(yè)化能力。開發(fā)設(shè)備自動化程度較高的微生物儀器與設(shè)備，適應(yīng)微生物菌種質(zhì)量評價、功效評價、菌劑生產(chǎn)、可靠保存、精深加工產(chǎn)品調(diào)控、專用設(shè)施等需求。

（三）推動微生物資源的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

1. 以法規(guī)和標準推動功能微生物應(yīng)用的安全性評價

在發(fā)明專利、生物安全、農(nóng)業(yè)安全、環(huán)境安全等領(lǐng)域/方向，研究制定具有一定強制性的微生物資源保藏與共享的規(guī)則及制度，避免微生物資源的流失與濫用，支持產(chǎn)業(yè)安全和健康發(fā)展。針對微生物及其代謝產(chǎn)物的作用功效不清楚、不明確，益生菌等微生物健康產(chǎn)品缺乏統(tǒng)一評價標準等問題，組織開展功效機理、功效評價研究。開展微生物健康產(chǎn)品的功效穩(wěn)定性保護技術(shù)研究，解決微生物及其代謝成分在產(chǎn)品應(yīng)用中的穩(wěn)定性不佳等問題。

2. 研制多元化劑型的微生物產(chǎn)品

穩(wěn)妥發(fā)展新型化學應(yīng)用的拓展策略，采用新型生物催化反應(yīng)來改造并優(yōu)化現(xiàn)有的自然生物體系，從源頭創(chuàng)建合成可控、功能特定的微生物產(chǎn)品系列。針對孕婦、老年人、亞健康狀態(tài)人群等特定群體，化學、生物、材料、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的特定需求，研制劑型多元化、功能差異性的微生物產(chǎn)品，為生物安全、生命健康提供重要支撐，為天然化學品、有機化工原料擺脫對天然資源的依賴提供技術(shù)保障，全面提升微生物產(chǎn)業(yè)能級。

3. 完善微生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)

改進微生物創(chuàng)新產(chǎn)品的應(yīng)用推廣模式，支持微生物新產(chǎn)品的惠民應(yīng)用，合理發(fā)揮產(chǎn)業(yè)投資基金、風險投資、創(chuàng)業(yè)投資的作用，提升金融支持微生物產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)的能力。積極參與微生物產(chǎn)業(yè)鏈的高水平國際合作，支持企業(yè)深度參與全球分工，加強與發(fā)達國家、“一帶一路”沿線國家開展微生物產(chǎn)業(yè)互動。建立包含微生物研究、臨床研究、技術(shù)轉(zhuǎn)讓服務(wù)、咨詢服務(wù)在內(nèi)的微生物研發(fā)服務(wù)鏈，培育微生物產(chǎn)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)外包服務(wù)機構(gòu)，支持從事微生物醫(yī)藥、微生物技術(shù)研發(fā)/測試的外包服務(wù)企業(yè)申報技術(shù)先進型服務(wù)企業(yè)。

六、對策建議

（一）建立協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策體系

注重微生物產(chǎn)業(yè)政策規(guī)劃的頂層設(shè)計，將微生物產(chǎn)業(yè)培育成為高技術(shù)領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)和國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，引導技術(shù)、人才、資金等要素向微生物產(chǎn)業(yè)集聚，促進微生物技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化。推動建立類似集成電路的產(chǎn)業(yè)政策體系，重點支持具有基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、前瞻性、重大關(guān)鍵共性的微生物產(chǎn)業(yè)高新技術(shù)研發(fā)，鼓勵企業(yè)、科研院所、高等院校與外國企業(yè)或機構(gòu)聯(lián)合開展創(chuàng)新平臺建設(shè)。加強創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的深度融合，推進以企業(yè)為主體、市場為導向、“產(chǎn)學研用”相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系建設(shè)，全面增強自主創(chuàng)新能力。

（二）加強微生物產(chǎn)業(yè)科技研發(fā)綜合布局

基于特色功能微生物種質(zhì)資源，加快發(fā)展微生物組學大數(shù)據(jù)、生物信息學分析、微生物新型發(fā)酵、腫瘤免疫治療、合成生物學等微生物產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)；以技術(shù)突破為先導，合理聚集要素資源，構(gòu)建微生物產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展新模式，積極應(yīng)對未來人類面臨的微生物安全、健康、制造、醫(yī)藥等重大挑戰(zhàn)。建設(shè)微生物菌種基因與生物安全大科學裝置，重點布局微生物菌種資源保藏，微生物組學，生物信息分析超算中心，微生物新基因、新化合物、新技術(shù)挖掘，生物高新技術(shù)成果孵化5大平臺；加強微生物學及相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、工程技術(shù)、系統(tǒng)創(chuàng)新研究，為微生物產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展打牢科技基礎(chǔ)。完善微生物技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的高層次人才培養(yǎng)及評價工作，積極 “引智”、孵化創(chuàng)新團隊，保障產(chǎn)業(yè)技術(shù)突破的基礎(chǔ)性需求。

（三）集中發(fā)展微生物產(chǎn)業(yè)集群并示范推廣

依托國家微生物種業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，保持與國內(nèi)外優(yōu)勢創(chuàng)新資源的對接合作，發(fā)揮微生物技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的先發(fā)優(yōu)勢，加快建設(shè)“粵港澳大灣區(qū)微生物安全與健康國際科技創(chuàng)新中心”。把握“微生物菌種基因與生物安全大科學裝置”“微生物組國家技術(shù)創(chuàng)新中心”建設(shè)契機，致力于孵化已掌握的微生物前沿技術(shù)，轉(zhuǎn)化已取得的微生物重大科研成果。充分發(fā)揮企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化過程中的關(guān)鍵作用，健全“產(chǎn)學研用”深度融合的創(chuàng)新體系，加速科研成果向?qū)嶋H生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，構(gòu)建技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化高效互動的微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)；適度引進先進技術(shù)，注重消化吸收再創(chuàng)新，著力發(fā)展特色鮮明、效益顯著的微生物產(chǎn)業(yè)集群；總結(jié)區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗，積極輻射國內(nèi)企業(yè)，力爭推廣應(yīng)用并形成國家產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，發(fā)揮好新興產(chǎn)業(yè)示范作用。