真菌学国家重点实验室的研究人员正在培育野生食用菌品种。 赵小平 摄(中国经济视野)
学生在实验室采集玉米幼苗真菌样本。本报记者 沉晖 摄
真菌学国家重点实验室研究人员(右)指导埃塞俄比亚学生分离鉴定酵母菌。 赵小平 摄(中国经济视野)
世界上大约有 150 万种真菌。 它们是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神秘面纱,真菌学国家重点实验室的研究人员走遍全国采集真菌标本,力争揭示真菌生命的起源和系统进化,以及真菌生命形式、生态功能和代谢模式的多样性。 自然
世界上最大的生物是什么? 梁龙、蓝鲸还是加州巨杉? 答案可能会让你感到惊讶:真菌。
1998年,在美国俄勒冈州的马卢尔国家森林公园发现了一种真菌的踪迹。 距今约 2,400 至 8,650 岁。 大部分生长在地下,形成一大片类似触手的白色菌丝体。 它们沿着根部蔓延,导致树木死亡并潜出土壤,最终覆盖面积达965公顷,相当于1350个标准足球场。
这是世界上最大的、单一的、与地下相连的生物体,Alymphaea。 在自然生态系统中,以牛膝菌为代表的真菌是仅次于昆虫的第二大生物类群,与97%的植物共生。 这些奇怪的“精灵”从哪里来,应该如何命名,它们有什么特点,它们与自然环境和其他生物的关系对人类发展有什么意义? 这些都是真菌学国家重点实验室科学家们寻求的答案。
种类繁多的生物体
在北京北五环真菌学国家重点实验室,一名学生通过显微镜盯着手中“生锈”的玉米苗,小心翼翼地刮掉上面的“锈迹”。 这些附着在玉米幼苗上的棕色小斑点就是锈菌,也就是蔡雷研究员实验室正在寻找的“猎物”——植物病原真菌。
银耳、金针菇、竹荪、牛肝菌、灵芝……这些大家熟悉的食用菌,只是真菌大家族中的一个小分支。 据科学家保守估计,世界上真菌约有150万种,而被描述的仅有10万余种,不到总数的10%。
为了采集到更多珍贵的真菌标本,实验室科研人员长年在野外工作,北至漠河,南至西沙群岛,东至抚远县东方一号岗、西部新疆的红其拉甫,足迹遍及祖国大地。 到处。
“简单来说,该实验室致力于揭示真菌生命起源和系统进化规律,以及真菌生命形式、生态功能和代谢方式多样性的本质。” 蔡雷告诉经济日报记者。
听起来很无聊? 研究意义非常重大。 世界上80%的植物病害是由真菌引起的。 有些重大疾病症状可以用肉眼直接观察到,而有些则需要借助显微镜才能进一步认识和了解。
刘兴忠研究员大半生都在与真菌打交道,主要从事真菌进化生物学的研究,如捕食性真菌的起源、适应和生存机制等。 研究这个有什么用? 刘兴忠举了一个例子:大豆胞囊线虫是一种常见且严重的病害。 受灾大豆田平均产量减少30%至50%,严重时产量减少70%至80%。 研究团队对大豆胞囊线虫的“天敌”捕食性真菌进行了多年研究,并开发了相关真菌。 最终,他们打造了高效的生物防治体系,目前已推广至2500万亩,实现经济效益15亿元。
“不屈不挠”的研究成果
有些水果、蔬菜存放时间长了,就会长出绿色的“毛发”,看起来很不舒服。 大多数人可能不知道,常用于治疗细菌感染的青霉素就是从这些青霉菌中提取的。 在真菌学实验室,一些科学家致力于研究以念珠菌、曲霉、隐球菌为代表的人类致病真菌。
耳念珠菌是2009年在日本发现的一种新的致病真菌,因其多重耐药性和高死亡率而被称为“超级真菌”。 近年来,耳念珠菌在全球不同国家迅速传播,并造成严重的院内感染。
黄光华课题组与北京大学人民医院王辉教授团队合作,报道我国首例“超级真菌”感染病例,并研究我国首例“超级真菌(BJCA001)”的形态、毒力因子、耐药性及特征、致病性等特征。 与许多国家报道的多重耐药菌株不同,中国菌株BJCA001对临床常用抗真菌药物普遍敏感。 此外,研究小组还发现硫酸铜对“超级真菌”有很强的生长抑制作用。 该研究为临床“超级真菌”感染的防治提供了新思路,也为国际同行进一步对该细菌进行生物学研究提供了机会。 新方法。
真菌感染是全世界临床医学的一个重要威胁。 然而,绝大多数入侵病原真菌源自环境,与其人类宿主没有密切的共同进化或共生关系。 “为什么真菌能够引起致命的感染?它们的致病性与其独特的环境适应性有何关系?这就是我们想要弄清楚的。” 蔡磊说道。
在此基础上,深入研究真菌活性物质对肿瘤、代谢性疾病等人类健康问题的影响,也是真菌学实验室的重要方向。 新的候选新药分子7d是该实验室极具代表性的科研成果。
我国代谢综合征患者较多。 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、高脂血症为主要成分的一组严重影响人类健康的临床综合征。 然而,目前缺乏临床信息。 有效的治疗药物。 经过对传统真菌药物多年的研究,刘宏伟团队成功研发出高度安全、高效治疗代谢综合征的候选新药分子7d。 研究结果表明,该候选新药分子可抑制肥胖模型小鼠体重增长50%以上,并能显着改善胰岛素抵抗、脂质代谢紊乱等症状。
扎根新技术
说到啤酒酵母,白凤岩研究员仍按捺不住激动的心情。 2018年,荷兰喜力啤酒公司生产了一批名为“Wild Lager”的啤酒。 所使用的酵母是白凤岩研究小组从青藏高原发现分离的啤酒酵母的“祖先”。
在真菌学实验室里,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,平衡其开发利用与生态环境保护,真菌学实验室配合支持公司首创了人工培育冬虫夏草的体系和方法,突破了技术壁垒,形成了冬虫夏草人工栽培体系和方法。大规模智能生态系统支撑。 年产冬虫夏草100吨的生产能力。
经过40多年的努力,微生物所三代科学家不断创新微生物发酵生产长链二元酸技术,克服了化学合成成本高、污染大的缺点,使我国世界上唯一掌握生物发酵法生产长链二元酸的国家。 酸之国。 针对月桂酸产业化进程中存在的诸多瓶颈,实验室转转化团队在菌种转化、发酵优化、提取精制、产品开发四个方面开展了相对独立但又密切相关的工作,进一步巩固了月桂酸产业化进程中的瓶颈。我国发酵方法的发展。 月桂酸生产领域国际领先。 该新技术以2980万元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,可实现年产月桂酸5万吨,产值约25亿元,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共卫生的重要性日益凸显,真菌学实验室将‘满足我国真菌生物资源、生态系统健康、工农业生产、医药卫生等方面的战略需求’”。为自身定位提供理论依据和物质基础支撑。”蔡雷说。
用脚丈量祖国的山河,找出并保护我国真菌的“家底”,解读这些大自然的恩赐。 真菌学实验室的科研人员将砥砺前行。
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