導(dǎo)語(yǔ)：實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)建設(shè)生物技術(shù)論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：合成生物學(xué)是一門重要的新興學(xué)科。該文從研究方向和實(shí)施內(nèi)容、功能實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)、管理運(yùn)行機(jī)制及平臺(tái)效益等方面，對(duì)廈門市合成生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)建設(shè)與運(yùn)行情況進(jìn)行總結(jié)分析，闡明了合成生物技術(shù)平臺(tái)對(duì)海洋生物資源挖掘、生物活性物質(zhì)開(kāi)發(fā)、污染物資源化等技術(shù)研究中的協(xié)同創(chuàng)新帶動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：合成生物技術(shù)；重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；平臺(tái)建設(shè)

自2000年《自然》（Nature）雜志報(bào)道了人工合成基因線路研究成果以來(lái)[1]，合成生物學(xué)研究在全世界范圍引起了廣泛的關(guān)注與重視。2014年廈門市科技局批準(zhǔn)建設(shè)廈門市合成生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室以開(kāi)展合成生物學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究為主，解決與化工、醫(yī)藥、能源、材料、環(huán)境和生命等領(lǐng)域關(guān)系極為密切的某些重大科學(xué)技術(shù)問(wèn)題，是一個(gè)集研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化、成果推廣的產(chǎn)學(xué)研合作體系；同時(shí)是面向社會(huì)提供研發(fā)、技術(shù)（咨詢）服務(wù)、人員培訓(xùn)、分析測(cè)試的開(kāi)發(fā)的技術(shù)平臺(tái)。

1平臺(tái)的研究方向和實(shí)施內(nèi)容

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室包括三個(gè)研發(fā)方向：（1）海洋極端氧化還原酶挖掘與新型生物分子機(jī)器構(gòu)建。從海洋、極地等極端環(huán)境挖掘新型極端氧化還原酶，基于合成生物學(xué)理念，依據(jù)工程學(xué)理論將極端酶按照“元件-模塊-系統(tǒng)”的自下而上的方式進(jìn)行研究；進(jìn)一步研究酶功能結(jié)構(gòu)域、分子內(nèi)相互作用與對(duì)于極端反應(yīng)環(huán)境的響應(yīng)機(jī)制，設(shè)計(jì)組裝新型多酶分子機(jī)器；用于手性醫(yī)藥中間體、精細(xì)化學(xué)品等高附加值化學(xué)品的綠色生物制造。（2）污染物的生物轉(zhuǎn)化與資源化技術(shù)。針對(duì)環(huán)境中的典型污染物如有機(jī)固體廢棄物、重金屬等，研究其生物轉(zhuǎn)化與代謝機(jī)制，設(shè)計(jì)有效生物途徑以實(shí)現(xiàn)污染物的轉(zhuǎn)化與資源化。通過(guò)篩選高效合成生物絮凝劑的菌種以處理污染物，基于合成生物學(xué)理念，研究生物絮凝劑的合成與代謝途徑與機(jī)制；進(jìn)一步研究生物絮凝劑關(guān)鍵基因組成與功能。（3）海洋微藻的自養(yǎng)和異養(yǎng)發(fā)酵技術(shù)與生物活性物質(zhì)的開(kāi)發(fā)。從極端海洋環(huán)境中篩選具有潛在生物活性的微藻菌株，結(jié)合發(fā)酵工程、生物工程、基因工程和分離純化的技術(shù)，從菌種篩選、原生質(zhì)體融合、基因組重排育種、發(fā)酵工藝優(yōu)化、先進(jìn)分離、生物活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析及毒理藥理分析等方面開(kāi)展研究工作。重點(diǎn)研究通過(guò)微藻的自養(yǎng)光照培養(yǎng)或異養(yǎng)高密度培養(yǎng)過(guò)程優(yōu)化，生產(chǎn)具有高附加值的生物活性物質(zhì)，如-3和-6多不飽和脂肪酸，蝦青素等類胡蘿卜素產(chǎn)品以及藻藍(lán)蛋白等產(chǎn)品。建立具有產(chǎn)業(yè)化潛力的微藻生產(chǎn)與技術(shù)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。基于以上研究方向，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)置了以下3個(gè)實(shí)施內(nèi)容：（1）研究溶劑體系對(duì)耐鹽氨基酸脫氫酶催化性能與結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，基于動(dòng)、熱力學(xué)構(gòu)建應(yīng)答模型；基于序列、結(jié)構(gòu)比對(duì)和能量響應(yīng)，抽提、界定耐有機(jī)溶劑的結(jié)構(gòu)響應(yīng)元件，揭示耐鹽酶的有機(jī)溶劑耐受機(jī)制；基于氨基酸動(dòng)態(tài)相互作用網(wǎng)絡(luò)，界定動(dòng)態(tài)模塊，研究三維結(jié)構(gòu)組裝與動(dòng)態(tài)相互作用，揭示環(huán)境響應(yīng)機(jī)制的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；設(shè)計(jì)組裝新型多酶分子機(jī)器，用于非水相體系中手性胺、手性氨基酸等手性化合物的生物催化制備，實(shí)現(xiàn)高附加值的醫(yī)藥中間體、精細(xì)化學(xué)品的綠色生物制造[2-3]。（2）研究有機(jī)固體廢棄物的生物轉(zhuǎn)化與資源化途徑與策略，解決其生物合成聚酯材料的關(guān)鍵問(wèn)題；調(diào)控有機(jī)固體廢棄物生物合成聚酯材料過(guò)程中的微生物組成和功能以提高效率，闡明有機(jī)固體廢棄物和聚酯材料結(jié)構(gòu)的關(guān)系。分析金屬砷、鉻等在環(huán)境的生物轉(zhuǎn)化途徑，研究其微生物介導(dǎo)氧化還原過(guò)程機(jī)制，分析外源材料作用下微生物胞外電子傳遞及金屬還原過(guò)程；篩選高效合成生物絮凝劑的菌種以處理污染物，采用合成生物學(xué)及代謝組學(xué)分析其生物絮凝劑的合成與代謝途徑，探討生物絮凝劑對(duì)污染物去除效率和機(jī)理[4-5]。（3）依托海洋生物資源，從海洋微藻篩選分離富含DHA的裂殖壺藻菌株，開(kāi)發(fā)微藻的異養(yǎng)培養(yǎng)和高密度發(fā)酵技術(shù)以及不飽和脂肪酸的高效分離方面工作；研究利用雨生紅球藻自養(yǎng)培養(yǎng)生產(chǎn)抗氧化劑蝦青素的培養(yǎng)技術(shù)，開(kāi)發(fā)光照自養(yǎng)雨生紅球藻培養(yǎng)的光合生物反應(yīng)器，研究氮源代謝調(diào)控對(duì)蝦青素的影響和分離提取等方面工作；篩選耐高溫和強(qiáng)光照的螺旋藻菌株，研究培養(yǎng)過(guò)程螺旋藻氮源濃度和光照強(qiáng)度對(duì)藻藍(lán)蛋白的影響，建立光照培養(yǎng)螺旋藻的動(dòng)力學(xué)模型，指導(dǎo)微藻光合培養(yǎng)規(guī)?；a(chǎn)；開(kāi)發(fā)高效分離和采集微藻菌體的生產(chǎn)技術(shù)[6-7]。

2平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室的功能化設(shè)置

根據(jù)自身實(shí)驗(yàn)室特色及發(fā)展方向、定位目標(biāo)，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了合成生物構(gòu)建與評(píng)價(jià)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、生物催化劑改造與制備技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、合成生物應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室等功能實(shí)驗(yàn)室。（1）合成生物構(gòu)建與評(píng)價(jià)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。配備有雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、多功能酶標(biāo)儀、液相色譜儀、生化分析儀、電泳儀、電泳槽、熱循環(huán)儀、核酸電泳儀、垂直電泳儀、蛋白第二向電泳儀、專用電泳凝膠掃描儀、等電聚焦儀、氣相色譜儀、總有機(jī)碳分析儀，以上硬件設(shè)備可協(xié)助完成基因組重排育種、發(fā)酵工藝優(yōu)化、生物活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析及毒理藥理分析等方面研究工作。（2）生物催化劑改造與制備技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。配備有電子天平、生化培養(yǎng)箱、超聲波細(xì)胞破碎儀、攪拌式超濾裝置、全自動(dòng)電子滅菌器、微生物生長(zhǎng)曲線儀、高速冷凍離心機(jī)、超低溫冰箱、恒溫培養(yǎng)振蕩器，以上硬件設(shè)備可協(xié)助完成菌種培養(yǎng)、菌種篩選、發(fā)酵工藝技術(shù)研究、多酶分子樣品制備等方面研究工作。（3）合成生物應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。配備有生物反應(yīng)器、制備型液相色譜儀、基因?qū)雰x、智能光照培養(yǎng)箱、恒溫混勻儀、電穿孔儀、凝膠成像系統(tǒng)紫外投射儀、凝膠成像系統(tǒng)，以上硬件設(shè)備可協(xié)助完成手性醫(yī)藥中間體高附加值化學(xué)品的綠色生物制造、生物絮凝劑的合成與代謝途徑、微藻光合培養(yǎng)規(guī)模化生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)高效分離和采集微藻菌體的生產(chǎn)技術(shù)等研究工作。

3平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)管理

3.1運(yùn)行管理。重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程與生物工程系為依托，組建常設(shè)組織機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)研究開(kāi)發(fā)的組織、實(shí)施及實(shí)驗(yàn)室日常管理工作；根據(jù)研究課題的需要，組成了三個(gè)研究課題小組，采取產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的方式，完成專項(xiàng)課題研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作。實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合為基礎(chǔ)，全面、堅(jiān)決地貫徹“開(kāi)放、流動(dòng)、聯(lián)合、競(jìng)爭(zhēng)”的開(kāi)放運(yùn)行管理方針，充分發(fā)揮學(xué)術(shù)委員會(huì)的指導(dǎo)、監(jiān)督作用，切實(shí)加強(qiáng)各項(xiàng)日常工作的管理，努力將本實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成為國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域一流的科學(xué)研究、產(chǎn)業(yè)化和人才培養(yǎng)基地。3.2管理制度。行之有效的管理是以制度為基礎(chǔ)的，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)實(shí)驗(yàn)室人員管理、儀器設(shè)備使用、安全以及學(xué)生實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行明文規(guī)定，保證實(shí)驗(yàn)室高效安全運(yùn)轉(zhuǎn)，為規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，制訂了一系列嚴(yán)格的規(guī)章制度：“廈門市合成生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室管理?xiàng)l例”“廈門市合成生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室人員聘任條例”“廈門市合成生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)崗位責(zé)任”“廈門市合成生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備管理?xiàng)l例”“廈門市合成生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員崗位責(zé)任”“廈門市合成生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員管理?xiàng)l例”“廈門市合成生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作條例”“廈門市合成生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室安全工作條例”“實(shí)驗(yàn)室崗位責(zé)任制”。督促實(shí)驗(yàn)人員嚴(yán)格遵守各項(xiàng)規(guī)章制度，督促實(shí)驗(yàn)人員養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前需進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)操作與安全教育培訓(xùn)，經(jīng)考核合格者方準(zhǔn)許到相應(yīng)的功能實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并承擔(dān)維護(hù)本實(shí)驗(yàn)區(qū)域的衛(wèi)生安全職責(zé)。3.3日常管理和管理信息化。指定專門人員負(fù)責(zé)各功能實(shí)驗(yàn)室的日常管理。例如生物催化劑改造與制備技術(shù)實(shí)驗(yàn)室對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求較高，需定期檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室空氣潔凈度、溫濕度等相關(guān)指標(biāo)，確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。其他實(shí)驗(yàn)室也安排專門的教師及有經(jīng)驗(yàn)的研究生負(fù)責(zé)日常的安全衛(wèi)生、實(shí)驗(yàn)及儀器設(shè)備操作等方面的管理。在重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并建立各實(shí)驗(yàn)室的QQ群、微信群等，交流實(shí)驗(yàn)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程及儀器使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，力爭(zhēng)做到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，集思廣益。通過(guò)信息交流，開(kāi)拓和提高實(shí)驗(yàn)室人員的理論水平、實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平及安全衛(wèi)生意識(shí)。

4平臺(tái)的效益

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共有510臺(tái)/套儀器設(shè)備，總價(jià)830.99萬(wàn)元。自2014年成立以來(lái)，共投入經(jīng)費(fèi)近1500萬(wàn)元，共獲得專利72件，其中發(fā)明專利授權(quán)45件，發(fā)表SCI論文78篇；為相關(guān)單位提供“海洋源化合物及其分離物的檢測(cè)與表征”“用于海洋活性化合物分離的功能化膜測(cè)試與表征”等測(cè)試服務(wù)；高密度培養(yǎng)裂殖壺菌發(fā)酵生產(chǎn)二十二碳六烯酸等研究成果已成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并獲得福建省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)，為企業(yè)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了社會(huì)和行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步；指導(dǎo)本科生參加國(guó)際遺傳工程機(jī)器設(shè)計(jì)競(jìng)賽（iGEM）已連續(xù)8年獲得了金獎(jiǎng)，提升了實(shí)驗(yàn)室在國(guó)內(nèi)外的知名度，取得了良好的社會(huì)效益。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，廈門市合成生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在建設(shè)過(guò)程中借鑒部分高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的成果和經(jīng)驗(yàn)，將技術(shù)平臺(tái)與運(yùn)行管理機(jī)制建設(shè)相結(jié)合，研制和開(kāi)發(fā)出了一些具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的研究成果，并力爭(zhēng)推向市場(chǎng)[11-13]。目前重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已擁有合成生物構(gòu)建和生物催化劑以及生物合成聚酯材料等技術(shù)，可為多家生物工程企業(yè)提供技術(shù)支持，為企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)和相關(guān)人員培訓(xùn)。通過(guò)合成生物技術(shù)平臺(tái)的建設(shè)與發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)合成生物學(xué)領(lǐng)域的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，為企業(yè)提供技術(shù)支持，提高企業(yè)的技術(shù)水平，高效推動(dòng)生物產(chǎn)業(yè)超常規(guī)、跨越式發(fā)展。

作者:彭雅娟 邵文堯 單位:廈門大學(xué)