生物技术与生物工程:未来新生活的主导者

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　　从1992年9月攻读硕士学位开始，李春教授一直从事生物化工方面的研究与教学工作，研究内容涉及生物催化与酶工程、水污染控制与生物过程、空间生物技术与反应器设计，生物肥料的功能化与制备等领域，并在多方面取得了重要研究进展。
　　
　　昨天，曾经的奋斗季
　　
　　在红豆杉植物细胞培养研究过程中，李春教授首次提出了细胞培养过程中生物诱导的信号转导效应与次生代谢产物合成的关系模型与研究方法，将信息工程研究过程的信号放大与传递的思想引入了植物细胞培养过程，解决了植物细胞对胞外生物诱导的应急响应的分析方法和计算方法，研究结果受到国际同行的广泛关注。
　　针对1.3-丙二醇的生物合成特点总结了细胞生长耦联型所必须的能量和还原当量对催化过程的贡献，李春教授提出了酶的非活性区域的氨基酸残基的变化对酶构象影响的思路针对腈水合酶催化转化丙烯腈合成丙烯酰胺的合成特点，总结了与生长非耦联型生物催化的调控新策略。
　　在多年研究天然产物生物改性过程中，对真核微生物表达的糖苷酶翻译后修饰的糖基化水平对酶催化特性的研究发现，同一酶蛋白的不同糖基化方式明显地影响了其催化特性，出现了催化产物的多样性现象，酶的糖基化位点，糖基种类和数量是影响蛋白质构象及其功能发挥的重要原因，设计了糖基化改造生物催化剂的新方法。
　　李春教授和他的科研团队完成了对特殊环境下微生物的分离和筛选，建立了有机废水的生物处理模型，设计了适合大豆加工和番茄酱加工有机废水处理的实验装置完成了对有机物去除过程中的微生物种群变化的有效分析，揭示了有机物在去除过程中的动力学规律，为农产品加工有机废水生物处理提供了理论依据。
　　李春教授的一系列科研成果实现了生态效益、社会效益与经济效益的统一，为生物工程技术的产业化、规模化进程做出了一份贡献，同时初步建立了若干生物化工领域的新理论、新方法，为该领域的基础性研究积累了理论依据，并指明了新型化工过程及其控制技术的发展方向。
　　辛勤劳动收获丰硕的成果，至今李春教授已在国内外学术刊物发表论文120余篇，其中SCI、EI收录近60篇，SCI二区论文4篇；申请国家发明专利10项，获授权4项：获2005年度天津市自然科学二等奖1项，获2007年度和2008年度新疆兵团科技进步三等奖2项。2004年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”：2005年获享受政府特殊津贴专家，同年入选“生物工程与技术专业教学指导分委员会”专家，并获“霍英东青年基金”。先后主持完成科研项目10项，其中国家级4项i作为骨干参与完成科研项目6项，其中国家“973”项目1项，国家“十五”科技攻关项目2项，国家自然科学基金3项。目前，他主持国家级项目4项，省部级科研项目2项，其中国家自然科学基金面上项目2项，国家重大水专项课题1项，参与国家“863”重点课题1项并担任副组长。
　　
　　今天，发展的好时机
　　
　　2009年，最受关注的全球性事件非金融危机莫属。在各行各业发展停滞甚至大幅倒退的严峻形势下，有一个行业非但发展速度没有减慢反而保持着良好的势头，这引起了各界的广泛关注，它就是生物工程行业。2009年对绝大部分行业来说前景都不太好，但对生物工程行业，可称为其产业化进入发展快行线的起始年。
　　李教授告诉我们，2008年之前由于生物工程行业见效慢，政府在投入上非常有限，很多企业虽然开始注意生物技术产业化动向，有些企业也开始涉足，但行业整体的规模较小。2008年金融危机的爆发使生物工程行业的优势脱颖而出，国家出台了相关的产业发展政策，并给予积极支持，如生物能源和生物基化学品：尤其在2009年，生物工程技术在应对能源、环境污染等问题上被看作是最优的解决方案，是发展低碳经济的有效举措之一，也是中国政府承诺到2020年二氧化碳减排40％的保障措施之一。加之针对医药、化工，航天等多方面均能提供无污染，副作用最小甚至无副作用的好方法，生物工程行业成为2009年发展的热门行业。可以说，生物工程产业化发展的天时，地利已经到位，那么“人和”呢?“在技术上，我们与国外先进水平还有相当差距，技术稳定性上还有很大欠缺。这与我国生物工程行业起步较晚有关，但令人欣慰的是我们的发展速度非常快，硬件上与国外差距不大。”李教授谈道，“这个‘人和’指的是生物工程行业目前发展中最受制约的关键点――缺乏创新性专业人才和能够引领专业方向的开拓性领导人才，是软件上的不足。不过，在后备人才的培养方面，理工，农业及综合型大学基本都设立了相关专业，在高校积极探索创新型人才培养模式和提高教育教学质量工程的大环境下，中国生物工程产业的发展潜力是不可估量的。”
　　
　　未来，志士们仍不懈努力
　　
　　从李教授的分析我们不难看出，生物工程产业化确实处在百业待兴的最佳发展时期。作为业内专家，李春教授最近的研究方向主要在四个方面。
　　一是生物催化与酶工程。主要针对生物转化甘草酸的多样性及其催化控制开展研究。以不同方式转化甘草酸的三株真菌及所产β－D－葡萄糖醛酸苷酶为研究对象，研究不同转化模式β-D-葡萄糖醛酸苷酶的催化特性、基因克隆及其催化多样性，并探索β-D-葡萄糖醛酸苷酶的糖基化及其定向催化识别机制。在理论上旨在为糖基化功能研究，糖基化酶的改造及高效稳定制备生物催化剂提供新思路和新方法，在实践上则为以甘草酸为代表的天然糖苷类化合物的生物改性提供新的工业生物催化剂。
　　二是微生物肥料制备及其多功能化。基于滴灌栽培模式下的精准农业以及长期滴灌导致盐分上移，土壤不同程度出现次生盐渍化和苗期发病率增高等问题，重点围绕影响棉花和加工番茄苗期植株发育及其病害发生存在的关键问题，开展抑菌微生物，解盐促生菌等微生物资源整理与性能筛选研究，获得了解盐促生和抗病促生良好的菌株群。开发了具有缓解盐胁迫、促进植物生长、提高肥料利用率和防治土传病害的生物种衣剂及微生物肥料等系列产品，建立系列产品的配套生产工艺及产品的标准化与推广应用技术规范。
　　李教授告诉我们，目前这片市场占有率很小，发展潜力巨大。现代农业生产倡导绿色农业和生态农业，从这个角度看，无公害绿色农业生物制品必将在未来农业生产中发挥重要作用。
　　三是空间生物培养与反应器设计，属国家“863”课题。空间科学的快速发展为生物工程研究创造了越来越多的极端而真实的环境，为了对空间环境生物学效应和空间微生物培养与控制进行研究，研制适合空间环境的微生物培养技术及其相应的设备就成为其不可或缺的基础。结合地面模拟空间微重力这种极端环境，进行微生物及其生产重组酶方面的研究，进而建立有应用价值的重组酶高效制备的理论与强化手段。
　　四是农产品深加工废水深度处理技术与清洁生产。根据番茄深加工废水水质分析，自行设计好氧一厌氧耦合(AAC)反应装置和工艺对番茄酱加工有机废水进行处理研究反应器各功能区域的微生物种群变化的分子机制。另外，针对大豆深加工过程和末端废水处理中存在的科学问题，研究酶法脱胶技术以减少油脂精炼过程中的酸碱用量，采用新型的大豆分离蛋白多级逆流固液萃取技术，引入新型第三代高效IC厌氧处理装置，提高废水处理效率，同时研发新型的连续化好氧一厌氧耦合处理工艺(CAAC)，对IC厌氧出水进行深度生物处理，实现废水的达标排放。
　　随着生物工程技术产业化的不断发展，有了众多如李春教授一样的学者的努力，由生物工程与技术主导的全新生活也将一步步展现在人们眼前。

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