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山东大学微生物技术国家重点实验室

山东大学微生物技术国家重点实验室

  山东大学微生物技术国家重点实验室是作为世界银行贷款重点学科发展项目的一个子项目,由世界银行贷款120万美元,国内配套362万元人民币投资建设的。1995年11月通过国家验收,并开始正式运行和对外开放。华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室俞俊棠教授任学术委员会主任,山东大学生命科学学院院长曲音波教授任实验室主任。实验室现有工作人员28人,其中教授9人,副教授12人,讲师4人,工程技术人员3人。

  1 主要研究方向

  实验室以与人类社会可持续发展直接相关的微生物技术为主要研究对象,侧重研究利用包括基因工程、代谢工程等现代生物技术在内的各种技术手段,选育具有各种特殊功能的微生物新菌株,研究微生物的生理代谢活动,开发利用微生物功能的新工艺、新技术。主要研究工作包括:(1)生物质资源转化技术研究,包括木质纤维素微生物降解机理基础研究、筛选和改造木质纤维素降解菌及其酶类、相关酶制剂的生产和应用技术、利用微生物技术降解转化农作物秸杆等木质纤维素类资源及其它工农业废弃物,发酵生产酒精、有机溶剂等化工原料及饲料、沼气等有用产品、利用光合细菌生产饲料添加剂和氢气能源等;(2)资源和环境微生物技术研究,侧重利用微生物技术开发难开采矿产资源(如二次采油后的低产油井、低品位金属矿石和尾矿等)、环境污染物(废水废气废渣)治理、清洁生产工艺(细菌脱硫技术、生物制浆技术、酶法废纸脱墨技术等)研究、环境友好产品(生物可降解塑料、生物农药、生物肥料等)研制,以及海洋微生物资源的开发利用、海洋资源的微生物转化技术等;(3)发酵新产品、新工艺的研究,如新型药物(谷氨酰胺、火菇素、L-肉碱等)、食品或饲料添加剂(乳链菌素、饲用益生素、光合菌剂)、酶制剂(脂肪酶、果胶酶、异淀粉酶等)、功能性食品、生理活性物质、抑菌杀菌剂、生物聚合物,以及精细化工产品的生物转化技术等;(4)分子生物技术研究,利用基因工程、蛋白质工程、代谢工程等现代生物技术,有目的的改造乃至创造新的生物机能,为开发微生物应用新技术提供必要前提。如构建具有抗砷功能的浸矿用自养型硫杆菌、具有嗜杀活性的酿酒酵母生产菌株,建立丝状真菌高效表达的基因转移系统等;(5)生化工程技术研究,包括数量生理学、代谢流量分布分析、生物过程动力学模型构建、发酵过程的计算机优化调控技术、新型发酵技术(如补料分批培养技术、连续发酵技术、固定化细胞培养技术、高密度培养技术、发酵和分离耦联技术)及新型生化反应器的研制、生化分离技术等。

  2.主要研究成果

  1995年实验室正式运行和对外开放以来的短短四年多里,已先后承担了包括8项国家科技攻关项目、1项国家自然科学基金重点项目、4项海洋“86.3”计划项目在内的100多项各类科研课题。14项科研成果获得了省部级以上科研奖励。其中,“纤维废物液体深层发酵生产纤维素酶”获国家教委1997年科技进步奖(发明一等类)和1998年国家发明奖(四等),“微生物对天然纤维素的降解机制研究”获教育部1998年科技进步奖(基础类一等)。15项研究成果通过了省部级以上的成果鉴定,被认为多数都达到了国内领先或国际先进水平。先后出版著作3部,在国内外学术刊物和学术会议上发表论文300余篇,其中SCI、EI收录刊物论文32篇。 “环流静态混合器高粘度生物反应器”、“光合细菌柱式膜反应器”等发明获得了国家专利。纤维素酶制剂、耐高温黄原胶、高毒力B.T生物杀虫剂、谷氨酰胺、真菌多糖等发酵新产品,微生物三次采油技术、棉麻织物生物整理技术等微生物新工艺,都已经投入实用, 获得了明显的社会效益和经济效益。

  以上这些研究工作的开展,对于解决人类社会面临的资源、环境和粮食等急迫的问题具有重要的意义。实验室长期开展的两类主要研究工作(纤维素微生物和自养微生物)都具有鲜明特色,前者以纤维素等可再生性能源物质的微生物转化为主,例如,对青霉纤维素酶有系统的研究,在此基础上成功地利用亚铵法造纸废液、废渣生产纤维素酶,达国际先进水平,并在印染工业和畜牧业中获成功应用。后者则在湿法冶金、石油和煤炭脱硫、废水净化等方面可发挥独特的作用。实验室已建立了自养菌的基因转移系统,在国内外首次将大肠杆菌的抗砷基因引入自养细菌中并得到了表达。该项研究被国家自然科学基金委评为优秀成果,并已被法国高教科研部批准为中法合作项目。

  3.人才培养

  实验室设有微生物学硕土点和博士点、发酵工程硕士点,可以授予相应的理学或工学学位。建室以来,已培养出56名硕士和15名博士。实验室现有博士生导师6人,硕士生导师12人。目前在读的博士生22人,硕士生36人。设有生物学博士后流动站。每年接纳1-2名博士后研究人员。

  实验室非常重视对青年科研人员的培养和扶植。近几年先后有8位青年教师在职攻读博士学位,两名优秀青年教师直接通过学位论文答辨获得了博士学位。近年来,获准的国家项目已基本上都是以中青年为主体。如已有4位青年博士连续获得两项国家自然科学基金项目。4项海洋“86.3”项目均由年轻人任课题负责人。1人被选入国家教委的跨世纪优秀人才培养计划,成为新一代学术带头人。实验室五个研究方向均有中青年教师成为主要学术骨干。

  4 实验室开放

  实验室非常重视对外开放工作。在1995年夏,实验室尚未正式验收,世行贷款购买的仪器设备还没有全部到位,国家也没有提供运行补助费的情况下,实验室就在山东大学支持下自筹经费,发布了实验室开放课题申请指南,开始了对外开放。到目前为止,实验室已资助开放课题52项,接纳客座研究人员40余人。部分开放课题取得了较好的研究成果。例如,由山东轻工业学院陈嘉川教授承担的木聚糖酶漂白麦草浆和改善漂白浆性能的研究发现,通过酶预漂可改善纸浆的可漂性,降低有效氯用量25%以上。通过对漂白浆进行酶处理,可明显改善纸浆的强度和白度。已先后在国内外重要刊物上发表论文8篇,所发明的“利用木聚糖酶改善草浆性能工艺”申请了发明专利。

  5 学术交流与合作

  近年来,实验室先后选派了14位青年教师出国进修留学,合作开展了”丝状真菌高效表达载体构建”、“酵母细胞膜分子生物学”、“固定化细胞高浓度发酵”、“极端嗜酸自养细菌遗传工程”、“粘细菌生物活性物质”、“蛋白质替代层析分离技术”等前沿研究课题。其中多数同志按期完成合作研究回室工作,极大地促进了实验室的科研工作进展,大大缩短了实验室研究工作同国际先进水平的差距。

  建室以来,实验室先后派出20余人次参加国际学术会议。除日常接待国外来访讲学外,实验室还分三批先后邀请美国、日本、法国、丹麦的8位专家来室访问,并同时邀请部分国内著名学者共同讲学,举办了两期全国性的发酵工程和微生物技术高级研讨班和一期分子生物学研讨班,来自全国各地30余家科研和教学单位的150余位青年学者参加了研讨活动,加强了实验室同国外多家科研单位的交流合作。实验室还主办了第二届全国青年微生物学工作者学术会议。来自全国各地的150余名青年代表和部分老专家汇集济南,共同探讨21世纪微生物学科的发展,增进了全国青年微生物学工作者之间的友谊和联系,也扩大了微生物技术国家重点实验室在国内,特别是在年轻一代同行中的影响,为今后实验室的进一步对外开放打下了良好基础。2001年成功承办了绿色化学国际会议。