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刘长庭: 空间微生物转化及应用在军民融合中的重要意义

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-06-30  来源:网络  浏览次数:67
核心提示:2018年6月29日,由中国科技产业化军民融合工作小组等单位主办的第二届军民融合院士高端论坛上,我国空间微生物学科奠基人、国家“973”计划首席科学家刘长庭教授作“空间微生物转化及应用在军民融合中的重要意义”主题报告演讲。
  
 2018年6月29日,由中国科技产业化军民融合工作小组等单位主办的第二届军民融合院士高端论坛上,我国空间微生物学科奠基人、国家“973”计划首席科学家刘长庭教授作“空间微生物转化及应用在军民融合中的重要意义”主题报告演讲。

 

 

 

图为刘长庭教授作学术报告

  他表示:“空间微生物学科的深入研究对我国制药、保健食品、功能性食品的研发、保障航天员乃至人类健康等都非常重要。这样大的工程,一个单位或几个单位都是无法完成的。只有军民融合,发挥军民共同力量,协同创新,取长补短,才能出成果。”

  微生物是地球之王,在地球上存在数亿年,广泛存在于空气、水、土壤和其他生态系统,对人类破坏性最大。刘长庭团队在神舟8、9、10、11号飞船及天宫1、2号搭载了微生物及获取部分下行菌。在极端环境下,微生物会改变其形态、生长速度等,所以研究空间环境对微生物的影响和相关的机制是科学前沿问题。他们团队经过8年多对空间微生物研究,提出“空间微生物分子效应学说”理论,发表在国际著名学术期刊《环境微生物》杂志。

  在20世纪70年代,NASA提出利用独特的空间环境的诱变效应,以生产抗生素疫苗和次级代谢产物,2001年美国航天飞行搭载链霉菌在天空飞行17d后放线菌素D产量由地面菌株的 0.47μg/mL提高到1.02μg/mL,美国通过10天的航天飞行任务,发现棕黑腐质霉次代谢产物与地面对照样品相比,产量增加了190%。

  我国神舟1、3、4号飞船搭载弗氏链霉菌,其生产的泰乐菌素的产量提高了91.5%。2011年,刘长庭团队在神舟8号搭载了产重组人干扰素a1b菌株,获得了5株高产菌,产量最高可增加3倍。他们发现神舟10号飞船搭载的产酶溶杆菌产量提高了3.5倍,具有很好的稳定性。其代谢产物可用于裂解重组蛋白的工业生产,具有较高的特异性、效率和稳定性。赖氨酸特异性酶目前生产效率不高且发酵周期较长造成其价格昂贵,通过太空诱导筛选出赖氨酸特异性酶,产量高、周期短、稳定性好,有望使胰岛素类产品价格更低廉,更好的造福糖尿病等患者。空间诱变后,他们筛选出正向突变的芽孢杆菌疫苗菌株,最后对工程菌变异关键分子的作用机制进行分析及对结构进行研究,筛选获得了芽孢杆菌突变疫苗菌株表达量提升4倍,且该突变稳定遗传。

  植物乳杆菌ST-20在神州10号飞船和天宫2号飞船均进行搭载,突变株ST20-71发酵产生苯乳酸量增高,ST20具有提高肠道菌群多样性的益生功效。SR-35空间菌株在保护大鼠胃粘膜和调节肠道菌群方面效果显著,通过大鼠实验研究表明,在胃粘膜的修复以及调节肠道菌群方面,空间组要显著好于地面对照组。将筛选得到的5株高产胞外多糖的空间植物乳杆菌菌株连续传代50代,其中SP-119菌株产胞外多糖高,产量稳定,其降胆固醇效率提高了42%,降血糖效率提高了19%。通过筛选得到的空间罗伊氏乳杆菌突变菌株SR-27发酵成的酸奶,具有浓郁的炒麦风味,凝乳结实,活菌数高,达到世界水平。将筛选得到的6株α-葡萄糖苷酶活性抑制率较高的空间植物乳杆菌菌株连续传代50代,得到产量较稳定的空间菌株SP-5,该菌株对II型糖尿病模型鼠的血糖水平降低了70%,并有效提升胰岛素水平和抗炎因子水平,对高脂高糖引起的脂肪肝有改善作用,使II型糖尿病大鼠的死亡率降低了75%。酵母突变空间菌株ST-26生物量、发酵速度均比地面高出70%,能在耐高温35~37℃和耐低温12~15℃中发酵,在酿葡萄酒的过程中,可在更低温度下进行,有助于降低酿酒过程中被污染的风险;耐高温的性质,有利于大量生产活性干酵母,耐受温度范围大,可改变发酵温度微调果酒香气。筛选1株红曲霉空间突变菌株SM-4,产红曲色素的能力比地面高出3.71倍。这些研究,为实现强国强军战略目标,促进军民融合,保障人类健康做了有意义的工作。

 
关键词: 微生物
 
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