“3月6日,习在看望参加全国政协十三届五次会议的农业界、社会福利和社会保障界委员时强调,要从传统农作物和畜禽资源向更丰富的生物资源拓展,发展生物科学技术、生物产业,向植物动物微生物要热量、要蛋白。”

  微生物的生物量约占地球生物量的60%,是第一大生物资源。尽管微生物个体微小,但它既是物质的分解者,也是合成者,与人类生活息息相关,已大范围的应用于食品、医药、环保、工业等诸多领域,尤其在农业领域,微生物不仅可作为食物基本来源,在土壤修复、水体净化、动植物病虫害防治、农业废弃物转化利用等方面也发挥着重要作用。

  2022年中央一号文件提出,要快速推进农业种质资源普查收集,聚焦产业促进乡村发展。国务院印发的《“十四五”推进农业农村现代化规划》提出,要加强国家农作物、林草、畜禽、海洋和淡水渔业、微生物种质资源库建设。发展农业微生物尤其是建设相对应的种质资源库已成为国家推进农业农村绿色发展,保障粮食安全、种子安全和耕地质量,实现碳达峰、碳中和的重大需求。

  为加深对农业微生物产业的了解,近日,南方农村报专访了全国人大代表、中国工程院院士、广东省科学院微生物研究所名誉所长吴清平。

  南方农村报:今年国务院印发的《“十四五”推进农业农村现代化规划》明确提到“推进种业振兴”,要加强微生物种质资源库建设,您对此怎么看,为什么国家如此重视农业微生物产业?

  微生物作为地球上最丰富的生物,种类超过了1000万种,随着分子生物学和组学技术的发展,被人类所认知的微生物还会慢慢的多。而探索微生物资源的高效开发利用,菌种是关键,没有菌种一切都无从谈起。

  微生物几乎能够分解和合成地球上所有的有机物,它在农业生产、工业制造、环境保护、人类健康等许多方面都发挥了巨大作用,因此我们从始至终在建议国家格外的重视微生物的高效开发利用。尤其是在农业领域的应用,微生物产业潜力巨大。

  在保障粮食安全方面,习强调,中国人的饭碗任何一个时间里都要牢牢端在自己手中。食用菌对于解决食物供给、助力巩固脱贫攻坚成果发挥了及其重要的作用,它是设施农业高产出的典型代表,200亩设施化种植食用菌的土地,一年的产量可达3-5万吨。

  在农业废弃物处理方面,焚烧秸秆会造成环境污染和资源浪费,秸秆长期、高频率还田则难以被及时分解,还可能带来耕作层变浅等长期隐性危害。而直接在秸秆上种植食用菌则不失为一种良好的处理方法,如此不仅有利于菌丝生长,还可将秸秆转变成有机肥,再还田,从而有效提升土壤的有机质含量和纤维含量。

  在维护人体健康方面,联合国粮食及农业组织提出“一荤一素一菇”是人类最合理的膳食结构,我们中国也在实施推进。菇类在系统发育关系中离人类比较远,所以它营养非常好,猴头菇、香菇、木耳和茶树菇等蛋白质含量达20-40%,有些菇甚至可达40-50%。食用菌可作为人体所需蛋白质的来源之一,其多糖还能提高人体免疫力,其药用成份还有助于降低血糖和尿酸。

  在环境治理方面,处理污水时常常采取活性污泥法,这些“污泥”都富集了丰富的微生物。几乎每一种废污物,都能找到其对应的降解微生物。还有一大类污染废弃物是农业生产下脚料,也能够使用微生物将其处理后实现资源化循环利用。

  在农产品加工方面,微生物可以大幅度提高农产品生产量、有效提升农产品附加值。以获得诺贝尔奖的青蒿素为例,十万亩地种植出的青蒿提取物,用微生物合成的方法,只需约两百亩的工业生产线就可以完成。这足以让我们正真看到微生物广阔的应用前景。

  南方农村报:微生物在农业各领域均发挥如此及其重要的作用,接下来发展农业微生物产业的主攻方向有哪些?

  做好微生物资源开发利用,第一项重点工作是必须把种质资源分离保藏,这是我们利用的基础。

  近十几年来,国际上尤其是发达国家,在微生物种业领域竞争非常激烈。从零几年开始,美国启动了多项微生物相关计划(如肠道微生物计划),最近还启动了一个国家总统计划和食源性病原菌计划。欧洲也陆续启动了两个微生物计划,而这些国家竞争的主要内容之一就是微生物组学大数据。

  收集微生物种质资源后,第二项工作就是要将他们数据化,建立组学大数据。从基因组、转录组、蛋白组、代谢组多方面去进行数据挖掘与分析。

  这些核心技术如高端测序芯片等都掌握在发达国家手中,成为了我们的卡脖子问题。所以我们一定要突破这些核心技术。

  第三项工作是成立高活性功能菌种定制中心。目前我们基因银行有食品微生物、农业微生物、健康功能微生物、食药用菌等6类专业菌种基因库,接下来准备成立一个菌种定制中心。何为定制?就是要说明菌,就能够最终靠上述的大数据合成什么菌。相较于传统方法,定制化选育与合成可缩短60%-70%的研发时间。目前在广东省政府的支持下,我们已完成第一阶段目标,获取到12万株菌株,完成测序的超过了2万株。

  还有一项重点工作是建设功能微生物产业园。我们的思路是:运用国家微生物基因银行,吸纳全国微生物技术和菌种,从中遴选出一批,建设包括我们现已建设的6大高活性库,包含健康功能微生物的高活性菌种库、食品微生物安全菌种库、防控功能微生物菌种资源库、食药用菌资源库、防霉防腐的菌种资源库,还有农业微生物菌种资源库等。通过建库选育相应菌种,对接全省乃至全国的现代农业产业园。几乎所有的农业产业园都能对接服务,大力推进微生物在农业领域的专业化高效利用。

  挑战还是有的,在大数据获取过程中就有不少卡脖子问题。如菌种分离问题,自然界有1000多万种微生物,其中90%我们都还未分离到,获取一个新品种需要精准定向的培养分离技术,但目前还有很多微生物我们连其基础的营养需求都不清楚,更甭谈利用了。再比如食用菌,我们的祖国有2500多个品种,但现在能栽培利用的不超过100种,已经大规模生产的不超过30种。这是因为其中很多涉及到共生、寄生等复杂的生物关系,很难获得菌丝,也无法去分离和栽培。不过随着选育技术的发展,这样一些问题会慢慢被攻克。以前灵芝只能野外采集,我们研究所第一次把它选育出来后,人工种植灵芝才开始普及。近几年发展红火的羊肚菌,以前很难人工栽培,现在也实现了技术突破。

  另一个挑战是微生物体系研究的核心技术有待提升,为此,我们所牵头成立了国家微生物种业产业技术创新战略联盟,目的是把全国研究微生物的研究机构、高校、企业联合起来,按菌种资源与数据共建、共享、共用、共赢的理念,共同提升我国微生物种业自主创造新兴事物的能力,建设微生物种业科技强国。

  南方农村报:您作为全国人大代表,近年来提出不少有关微生物产业高质量发展的建议,请问哪些建议您印象较为深刻?在您的推动下,目前广东的农业微生物产业发展得如何?

  这几年作为全国人大代表和中国工程院院士,围绕微生物产业给国家提出了一些建议,例如《关于建设粤港澳大湾区微生物安全与健康国际创新中心的建议》,得到了国家发改委、科技部和广东省人民政府的格外的重视。能够正常的看到,近几年科技部关于微生物的科研项目立项研究大幅度增多,粤港澳大湾区微生物安全与健康国际创新中心项目在省里的积极支持下立项建设。

  微生物研究获取菌株投入较大,没有政府的支持是完不成的。但是投入以后,前景会非常广阔。前几年全国70%的扶贫县都采用了食用菌产业,因为它只需少量土地,不与农争时、不与人争粮、不与地争肥,且附加值、接受程度、营养价值、普及度高,是巩固脱贫攻坚成果的好产业。

  我觉得广东农业微生物产业走在全国前列,我相信有政府重视,科研机构参与,还有现代农业产业园的辐射带动,广东省农业微生物产业将会迎来新的发展时期。