從DNA重組到細菌基因組計劃，從微生物代謝工程到酶工業(yè)，從微生物肥料到土壤修復。可以說，現(xiàn)代生物技術的高速發(fā)展，離不開微生物。

　　“憑借著生長速度快、結(jié)構(gòu)簡單、易操作等特點，微生物學成為生物技術的基礎學科，微生物也是生物產(chǎn)業(yè)中不可替代的基本材料。”在接受《中國科學報》記者采訪時，中國微生物學會秘書長肖昌松多次強調(diào)。

　　人才，是近些年來我國微生物學發(fā)展的重要支撐。

　　據(jù)悉，目前我國單是從事微生物學的研究人員就超過了5萬名，微生物及微生物相關的國家重點實驗室有19個，國家自然科學基金委員會支持的與微生物直接相關的創(chuàng)新團隊有2個。

　　肖昌松表示，近幾年，我國微生物學的研究主要以應用基礎為主，圍繞有應用前景和社會需求相關的領域，進行微生物菌種改造、高產(chǎn)工程菌構(gòu)建及發(fā)酵條件優(yōu)化等研究工作。

　　除了基礎性研究，微生物學應用研究的涉及面也在不斷拓展，微生物技術廣泛應用于生物制藥、微生物肥料、生物質(zhì)能源、環(huán)境友好的生物質(zhì)材料、污染物的微生物降解等各個方面。

　　例如，作為基因工程的外源DNA載體，都是來源于微生物本身和微生物細胞中的質(zhì)粒，基因操作中被用作切割與縫合基因的數(shù)千種工具酶，也都絕大部分來自不同的微生物。

　　不僅如此，自遺傳工程開創(chuàng)以來，昔日由動物才能產(chǎn)生的胰島素、干擾素和白細胞介素等昂貴藥物紛紛轉(zhuǎn)向由“微生物工程菌”來生產(chǎn)，與人類生殖、避孕等密切相關的激素類藥物也早已從化工生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)向微生物生物轉(zhuǎn)化的生產(chǎn)方式。

　　另外，曾經(jīng)那些會造成環(huán)境惡化的各種化學肥料和化學農(nóng)藥，也逐漸被微生物肥料、微生物殺蟲劑或農(nóng)用抗生素所取代。

　　更加值得一提的是，隨著新一代測序技術的投入使用，基因組測序速度大大提高，全新的元基因組方法更是極大提高了人類所能接觸的微生物范圍。

　　肖昌松表示，越來越多的微生物將被全序列分析，運用“比較基因組”和“功能基因組學”技術闡明微生物生命活動的全貌將成為微生物學的重要發(fā)展趨勢。

　　工業(yè)微生物技術升溫

　　可以說，微生物在新興的生物技術產(chǎn)業(yè)中已經(jīng)捷足先登，特別是應用于工業(yè)生產(chǎn)中，為人類創(chuàng)造了巨大的財富。

　　現(xiàn)如今，微生物技術已經(jīng)滲透到醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、能源、精細化工、環(huán)境保護等幾乎所有的工業(yè)領域，特別是以酶工程研究為基礎的酶制劑工業(yè)，已經(jīng)表現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭。

　　數(shù)據(jù)顯示，2004年，全國酶制劑產(chǎn)量為42萬噸，到2008年已增加到61.5萬噸，平均年增長率為10.1%。另外，新酶品種也在逐漸增加，雖然糖化酶、淀粉酶、蛋白酶仍保持較大份額，但植酸酶、飼用復合酶以及纖維素酶和木聚糖的酶產(chǎn)量都呈現(xiàn)出增長態(tài)勢。

　　然而擺在眼前的是，雖然我國酶制劑工業(yè)取得了不小的成績，但是與諾維信、杰能科等世界著名公司相比，仍然存在較大差距。

　　在肖昌松看來，我國目前工業(yè)酶制劑產(chǎn)品仍以傳統(tǒng)低端酶種、單酶以及固體粗酶為主，缺少精致、高端的酶制劑品種。另外，由于技術、工藝和裝備水平相對落后，基因工程技術、蛋白質(zhì)工程技術開發(fā)的酶制劑工業(yè)化生產(chǎn)遠未實現(xiàn)。

　　為此，肖昌松認為，新酶的發(fā)現(xiàn)是酶工程應用的物質(zhì)基礎，而自然界豐富多樣的微生物則是最重要的酶來源。特別是利用極端環(huán)境微生物產(chǎn)生的性質(zhì)穩(wěn)定的酶，將成為未來新酶研究的主要領域。

　　值得一提的是，由于微生物具有獨特和高效的生物轉(zhuǎn)化能力及產(chǎn)生多樣性代謝產(chǎn)物的能力，當前對重要微生物的基因組進行分析的工作正在活躍地開展。

　　“通過比較基因組學和生物信息學的集成，人類可以按照其意愿構(gòu)建自然界并不存在的工業(yè)微生物，生產(chǎn)出所需要的物質(zhì)。”肖昌松說。

　　另外，肖昌松表示，由于微生物發(fā)酵工程具有代謝產(chǎn)物種類多、原料來源廣、能源消耗低、經(jīng)濟效益高和環(huán)境污染少等優(yōu)點，未來有望取代高溫、高壓、能耗大和“三廢”嚴重的化學工業(yè)。

　　進軍極端微生物

　　如今，微生物資源的收集已經(jīng)從傳統(tǒng)陸地土壤采樣開始向極端環(huán)境和海洋進軍。

　　肖昌松提供的數(shù)據(jù)顯示，在海洋微生物產(chǎn)品方面，已經(jīng)從海洋微生物中分離鑒定出1000余個活性化合物，有20余種高活性化合物可作為藥物先導化合物進行進一步的研究和開發(fā)，有近10個高活性、結(jié)構(gòu)新穎的抗腫瘤、抗病毒、抗菌和免疫抑制活性的先導化合物具有良好的藥用價值。

　　肖昌松表示，我國未來還將重點開展海洋微生物高密度發(fā)酵技術、海洋共生微生物的共培養(yǎng)與利用技術、深海與極端微生物研究與利用技術等研究工作，進一步開拓核糖體工程、元基因組學、組合生物合成等現(xiàn)代生物技術在海洋微生物開發(fā)利用中的應用。

　　而在環(huán)境微生物資源方面，新極端微生物類群的培養(yǎng)技術方面更是取得了較大的進展。據(jù)介紹，目前已測序的7株環(huán)境細菌中涵蓋了嗜高溫、耐低溫、耐高壓、嗜酸等各種極端微生物。

　　“目前，我們主要是在進行收集更多的微生物種群、建立適合的遺傳操作系統(tǒng)、針對相關的種群進行DNA復制、基因表達調(diào)控的基礎性研究。”肖昌松說。

　　肖昌松表示，未來還將開展更多極端微生物的基因組測序，同時建立新的生物技術手段，獲得重要的微生物種群和基因資源庫，進行重要產(chǎn)物的開發(fā)和利用。