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百姓杂谈

探访真菌学国家重点实验室:众里寻“菌”千百度

时间:2019-3-1 13:29:41  作者:  来源:  浏览:93  评论:0
内容摘要:  真菌学国家重点实验室的科研人员(右)在指导埃塞俄比亚留学生分离和鉴定酵母菌。 赵小平摄 (中经视觉)  全球真菌约有150万种,是一个数量仅次于昆虫的第二大生物类群,与97%的植物共生。为了揭开这一庞大生物类群的奥秘,真菌学国家重点实验室科研人员走遍祖国各地采集真菌标本,努力...

探访真菌学国家重点实验室:众里寻“菌”千百度

  真菌学国家重点实验室的科研人员(右)在指导埃塞俄比亚留学生分离和鉴定酵母菌。 赵小平摄 (中经视觉)

  全球真菌约有150万种,是一个数量仅次于昆虫的第二大生物类群,与97%的植物共生。为了揭开这一庞大生物类群的奥秘,真菌学国家重点实验室科研人员走遍祖国各地采集真菌标本,努力揭示真菌生命的起源及系统演化规律,真菌生命形式、生态功能和代谢方式多样性的本质

  世界上最大的生物是什么?梁龙,蓝鲸,还是加州巨型红杉?答案,或许让你出乎意料:真菌。

  1998年,美国俄勒冈州马卢尔国家森林公园发现一处真菌踪迹,其年龄约为2400岁至8650岁,绝大部分生长在地下,构成一大块类似触须的白色菌丝体,它们沿着树根蔓延,使树木枯死,偷偷地通过土壤钻出地面,最终覆盖面积965公顷,相当于1350个标准足球场。

  这就是世界上最大的、单一的、在土壤以下相连的生物体——密环菌。在自然生态系统中,以密环菌为代表的真菌,是一个数量仅次于昆虫的第二大生物类群,与97%的植物共生。这些千奇百怪的“精灵们”是何来路,该如何命名,有何特性,与自然环境和其他生物的相互关系对人类发展有什么意义?这些正是真菌学国家重点实验室的科学家们寻求的答案。

  数量庞大的生物群

  北京北五环,真菌学国家重点实验室,一名学生透过显微镜聚精会神地盯着手中“锈迹斑斑”的玉米苗,将上面的“锈迹”小心翼翼地刮下。这些附着在玉米苗上的小小褐色斑点,便是锈菌,蔡磊研究员实验室寻找的“猎物”——植物病原真菌。

  银耳、金针菇、竹荪、牛肝菌、灵芝……大家耳熟能详的这些食用菌类,只是真菌大家族中的一个小小分支。据科学家保守估计,全球真菌约有150万种,已被描述的仅有10万余种,不足总数的10%。

  为了采集更多珍贵的真菌标本,实验室的科研人员长年在野外工作,北至漠河,南抵西沙群岛,东到抚远县东方第一哨,西达新疆红其拉甫,足迹遍布祖国各地。

  “简单说,实验室就是致力于揭示真菌生命的起源及系统演化规律,真菌生命形式、生态功能和代谢方式多样性的本质。”蔡磊告诉经济日报记者。

  听起来很枯燥?研究意义却十分重大。世界上80%的植物病害由真菌引起,一些大的病征可用肉眼直接观察,有些则要借助显微镜进一步认识、了解。

  与真菌打了大半辈子交道的刘杏忠研究员主要从事真菌进化生物学方面的研究,比如,捕食真菌的起源、适应及生存机制。研究这个有何用?刘杏忠举了个例子:大豆胞囊线虫是一种发生普遍而且严重的病害,受害豆田平均减产30%至50%,严重者减产70%至80%。课题组对大豆胞囊线虫的“天敌”——捕食真菌开展了多年的研究,并研发相关菌剂,最终创建了高效的生物防控体系,累计推广2500万亩,实现经济效益15亿元。

  “顶天立地”的研究成果

  一些水果、蔬菜放久了便会长出绿绿的“毛”,看起来让人很不舒服。大多数人可能不知道,细菌感染时经常用到的青霉素就是从这些青霉菌里提取的。在真菌学实验室,一部分科学家致力于研究以念珠菌、曲霉菌、隐球菌为代表的人类病原真菌。

  耳念珠菌是2009年日本发现的一种新病原真菌物种,因为该菌具有多重耐药和致死率高的特征,也被称为“超级真菌”。近年来,耳念珠菌在全世界不同国家快速传播,并导致严重的医院内感染。

  黄广华课题组与北京大学人民医院王辉教授团队合作,报道了我国首例“超级真菌”感染病例,并研究了我国第一株“超级真菌(BJCA001)”的形态、毒性因子、耐药性以及致病性特征。与多个国家报道的多重耐药菌株不同,中国菌株BJCA001对临床上常用的抗真菌药物普遍比较敏感。此外,团队还发现硫酸铜对“超级真菌”具有很强的生长抑制效果,该研究为临床“超级真菌”感染的防治提供了新的思路,也为国际同行进一步开展该菌的生物学研究提供了新方法。

  真菌感染是世界范围内临床医学面临的重要威胁,然而,绝大多数的侵袭性致病真菌来源于环境,它们与人类宿主并无紧密的共进化与共生关系。“真菌为什么能够引发致命侵染?它们的致病性与其独特的环境适应能力有何关联?这都是我们想要厘清的。”蔡磊表示。

  在此基础上针对肿瘤、代谢性疾病等人体健康问题,深入开展真菌活性物质的相关研究,也是真菌学实验室的一个重要方向。全新候选新药分子7d就是实验室非常有代表性的一个科研成果。

  我国代谢综合征患者众多,代谢综合征是指以中心性肥胖或超重、糖尿病或糖代谢异常、高血压、高血脂为主要组分的一组严重影响人类健康的临床症候群,但目前临床尚缺乏有效的治疗药物。刘宏伟团队通过多年挖掘研究传统菌物药物,成功研制出一个安全性高、药效显著的抗治疗代谢综合征的全新候选新药分子7d。研究结果表明,该候选新药分子对肥胖模型小鼠的体重增长抑制率超过50%,可以显著改善胰岛素抵抗、脂代谢紊乱等症状。

  接地气的新技术

  提起啤酒酵母,白逢彦研究员仍有点按捺不住内心的激动。2018年,荷兰喜力啤酒公司生产了一批名为“野性拉格”的啤酒,所用的酵母菌正是白逢彦研究组从青藏高原发现并分离的啤酒酵母“祖宗”。

  在真菌学实验室,这样“接地气”的科研成果还有很多。为保证冬虫夏草资源的可持续利用,使其开发利用与生态环境保护相平衡,真菌学实验室通过合作,支撑企业首创了人工培植冬虫夏草的系统和方法,突破技术壁垒,形成大规模智能生态体系支撑百吨级冬虫夏草的产能。

  微生物所三代科学家经过40多年努力,不断创新微生物发酵法生产长链二元酸技术,克服了化学合成法生产高成本、高污染的缺陷,使我国成为了全球唯一掌握生物发酵法生产长链二元酸的国家。针对月桂二酸产业化过程中存在的诸多瓶颈问题,实验室转移转化团队开展了菌种改造、发酵优化、提取精制和产品开发4方面相对独立而又紧密关联的工作,进一步巩固了我国发酵法生产月桂二酸的国际领先地位。新技术以2980万元的转让费成功转让给上市公司宁夏新日恒力股份有限公司。项目投产后可实现年产月桂二酸5万吨,产值约25亿元,实现利税约3.5亿元。

  “随着科学技术的进步,真菌对国民经济和公众健康的重要性愈发凸显。真菌室将‘为满足我国对真菌生物资源的战略需求、生态系统健康、工农业生产、医药卫生及人类健康提供理论依据与物质基础支撑’作为自己的定位。”蔡磊表示。

  用脚丈量祖国山山水水,摸清并守护我国真菌“家底”,解码这些大自然的馈赠,真菌学实验室的科研人员将砥砺前行。(记者 沈慧)



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