探索微生物种业蓝海开辟粮食安全保障新路径

  习就大食物观作出一系列重要论述，强调树立大农业观、大食物观，要从植物、动物、微生物等生物资源中全方位、多途径地开发食物资源。

  农业微生物是我国现代种业体系的重要组成部分，支撑着生物肥料、生物农药以及未来食品等产业的发展。微生物制造作为新质生产力的重要组成部分，正以前沿科技的姿态为农业农村领域带来新的发展机遇。

  如何推动农业微生物种业创新发展，加速微生物科技成果转化应用？近日，第二届农业微生物种业专业论坛在北京举办，论坛以“发展微生物制造 培育新质生产力”为主题，由中国农业科学院生物技术研究所副所长燕永亮、中国农业科学院生物技术研究所微生物学研究中心主任张伟主持。

  中国农业科学院发展建设局副局长于辉指出，农业微生物制造作为生物技术和现代农业深层次地融合的产品，是农业科学技术创新的前沿阵地，是推动农业绿色发展提质增效的重要引擎，也是发展农业生产力的重要体现。

  以厌氧微生物为例，其广泛分布于高温、高压、高盐、强碱等极端环境，具有淀粉酶、纤维素酶、DNA聚合酶等多种高活性生物酶。“厌氧细胞工程是驱动传统农业生产方式变革的突破点。”农业农村部沼气科学研究所研究员承磊说。

  承磊表示，厌氧微生物当下仍存在种质资源挖掘不足、代谢机制认知不足以及厌氧资源利用不高的问题。此外，华中农业大学教授彭楠指出，我国现有菌种普遍存在生产性能不足、益生性能不显著、抗逆性差、营养不全面等问题，难以满足“大食物观”等新需求。

  据了解，目前基因编辑在农业合成生物学中，已取得在RNA农药生产、塑料生产等方面的应用。“但基于CRISPR-Cas的基因编辑技术仍存在“卡脖子”问题，要开发多种具有自主知识产权、适用于微生物基因编辑的工具箱。”彭楠说。

  北京市农业农村局副局长、一级巡视员姚忠阳表示，未来，北京将持续把做大做强农业微生物种业及产业链，作为加快种业科学技术创新发展重要内容。将加强政府加科研院所加企业的金三角模式，推动建立完善以市场为导向，企业为主体，科研为支撑，政产学研结合的创新体系，加速微生物科技成果转化应用，为提升微生物整体效能贡献北京力量。

  研究微生物代谢元件以及代谢途径后，如何将其应用于制造？东北农业大学教授向文胜建议，建立简单、易行的代谢途径“适时、适量”表达自调控优化策略。

  向文胜表示，通过基础研究确定解决重大问题的酶及复配体系研究方向，基于国际领先酶分子设计平台，获得解决方案，最终实现闭环。“要强化基础认知，了解生物合成调控机制和菌株代谢转换机制，完善元件支撑、适配策略、高效筛选等环节。”

  在农业领域，合成生物学发挥着改良作物抗性、创新肥料和农药、提高产量、增强逆境适应性等作用。

  南宁汉和生物科技股份有限公司、农业农村部微生物肥料重点实验室主任余义发建议，加强生物过程的自动化和智能化，缩短上游技术到下游生产的距离，带动下游工程配套产业链的进步。

  在农产品的定向生物加工中，降解、转化出所需的特定功能片段（特定多肽等），是决定粮食利用效率的关键，也是解决粮食问题的有效途径。

  华东师范大学教授张鲁嘉表示，为加工定制种源、在种源中强化加工，让种源开发与体外加工相串联，以此来实现非粮农产品的粮食化、营养化开发，是维护我国粮食安全的新思路。

  细胞工厂、酶分子是在工业生物制造领域的标志性产物，实现了物质转化与能量转化。

  中国科学院天津工业生物技术研究所研究员张以恒提出打破农业思想钢印，用工业反哺农业，推动传统农业向高效集约化生物制造的转变。“体外生物转化具有产物得率高、反应速度快、产物浓度高以及能耗低等优势，是实现保饭碗及保制造‘二个必保’的工业制造平台之一。”

  针对粮食安全问题的紧迫性以及其技术方案复杂性，要建立定量分析工具，甄选最佳路径。张以恒表示，保障粮食安全与工业生物制造的新路径为“二不变、二替换、二提供”，即口粮不变，动物蛋白来源不变；用饲料粮替换工业用粮，用生物质替换饲料粮；用生物质淀粉提供热量，用氨基酸提供蛋白。

  微生物作为研究生物体进化演变和遗传变异基本规律的模式生物，是推动农业科学技术进步的重要源泉。

  当前，农业微生物制造产业不再局限于传统的食品、饲料和生物药品等领域，而是慢慢的变多地涉及新材料、化工产品、能源和环境保护等领域。‍

  慕恩（广州）生物科技有限公司农业事业部首席运营官王琳表示，跨国公司持续加大生物制剂领域投入，加速生物制剂业务发展。并购或加强第三方合作仍然是跨国公司加强生物防治业务发展的主要策略之一。

  木霉具有疫病功能，可以在一定程度上促进次根生长。根利多采取全自动、非密闭的生产方式成本更低。根力多生物科技股份有限公司副总经理黄鹏表示，通过加强院校合作，根力多与北京创新实验室、中国农业大学等合作，共同研发科研项目，推动科技成果转化。

  北京首钢朗泽科技股份有限公司副总经理李重阳表示，乙醇梭菌产品的粗蛋白质含量达到80%以上，动物消化率大于90%。目前乙醇梭菌蛋白已成功在鱼类、仔猪和肉禽配合饲料中应用，从营养学看，该产品能作为基础蛋白原料在各类动物配合饲料中普遍的使用。