孙 谧
（中国水产科学研究院黄海水产研究所）

      以现代工业和科学技术为基础，实现农业自然资源可持续利用是世界农业发展的主要趋势之一。近20年来随世界经济的发展，传统的农业生产已不能满足社会发展的需求，世界各国竞相开展寻求、开发利用生物新资源的途径。在海洋生物资源三大研究范畴中，海洋产物资源的开发利用是一个全新的领域。20世纪90年代以来，随着酶工程技术的进步，海洋产物资源开发的规模和范围日益扩大，正成为世界经济新的增长点。

      天然产物资源是人类赖以生存的最根本资源，为保证未来世界80多亿人口的发展，很大程度上依赖于优异生物产物资源的发掘利用。产物资源研究与开发技术是全球发展最快的高技术之一，丰富的海洋生物产物资源，为寻求开展海洋天然产物新功能、生产新工艺研究，发现及创造新型生物催化剂提供了重要的基础。当前，海洋产物资源已经广泛应用于医疗、农业、生物加工、环境保护等，并为市场经济带来无限的产业利润和商机。

      海洋产物资源研究主要涉及海洋生化工程、发酵工程、海洋微生物工程、海洋酶工程及基因工程等高技术，开发重点是生物制品、工程新材料、海洋新型酶、海洋药物与海洋生物资源高值化。因此，实施海洋产物资源与生物制品的研究开发，是开展海洋产物资源新功能、生产新工艺研究，发现及创造海洋新型生物催化剂与相应后续工程化理论及方法的基础和最重要组成部分，对提高我国海洋产物资源产业化发展水平及经济效益有重要作用。

一、取得的成就

      在海洋产物资源与生物制品的开发利用技术方面，经过多年的研究开发，取得了一定的成果和进步，总体上积累了相当的工作基础。我们的研究方向几乎都是国际上的热门领域，尤其是“九五”和“十五”期间，在一些研究方向上奠定了良好的基础并形成一定的优势：在海洋微生物资源保藏和利用、海洋微生物酶的研究与开发和海洋抗菌、抗病毒药物开发、海洋生物制品开发与应用、海洋生物功能基因的发现等方面都进行了部分创新性研究工作，建立了技术平台、中试和产业化基地，有些技术成果已开始产业化，取得良好的社会和经济效益。

（一）海洋微生物资源保藏与研究

      我所是我国最早的海洋研究机构，主要研究领域为海洋生物资源可持续开发与利用。海洋微生物菌种库长期以来一直作为学科支撑体系，其主要工作是将从事海洋微生物资源研究的学者、专家的智慧结晶（菌种、资料）加以收集、整理、保藏，并将其提供给微生物应用和开发研究，同时，亦将应用开发研究得到的优良菌种妥善保藏。早期海洋微生物研究工作大多属于“跟踪”性质，或零星的筛选实验。自20世纪80年代，利用其长期承担国家海洋资源调查任务的机会，有计划、有目的的进行了大规模样品采集，获得数以万计的不同海区环境、不同组织来源的海洋微生物原始样品。尤其适逢“126”专项调查的机遇，获得了每个航次环境采样站不同水深、不同经纬度、不同来源（如海水、底泥、生物等）的海洋微生物原始样品。进行了较细致的分离、鉴定和培养条件及代谢产物研究。

1.初步建立起海洋微生物原始样品库。
2.根据分离的海洋微生物种类和分布的生态环境，初步建立起我国海区微生物多样性种质资源库。
3.开展了海洋低温微生物样品的筛选模型和保存研究，经过多年的积累已经建立了一套成熟的、切实可行的海洋微生物筛选、鉴定、培养和保藏的方法。
4.发现了海洋微生物的新种并开展了部分海洋微生物基因组分析。
5.根据入库菌种的不同生理生化特征和保藏的要求，设立了低温保藏室、超低温保藏室、菌种制作室等相关附属设施。

（二）海洋微生物酶的研究与开发

      建立起以活性为引导的海洋微生物酶的快速筛选方法。初步建立了海洋微生物酶功能基因数据库。组建了国内第一个海洋酶学专业实验室、中试基地和产业化示范工程。率先在国内开展了海洋酶工程产业化关键技术的系统研究，提出并完成包括三种新型工业用酶和两种医药用酶的性质改造、生产菌代谢调控与高效表达；海洋低温酶发酵过程动力学模拟技术；发酵液高通量分离技术与自动化；通过实践总结出一套成熟的产品生产技术路线，成功的解决了从实验室到生产各环节间的技术工艺，开发出能应用于医学、农业、工业和提高人民生活质量的高技术产品。产品性能独特，在国内外市场有较强的竞争优势，已成为海洋经济新的增长点，引起国内外同行的重视。

（三）海洋生物催化与生物转化产品

      应用生物信息学技术，依据已知序列的生物活性肽，首先在原料蛋白序列中寻找活性肽片断及种类的氨基酸序列基础。再从理论上根据活性肽片断两端及其相连的氨基酸组成选择专一性的酶来定点水解获取目的肽。目前我们已完成酶促海洋功能肽的制备、作用机制与分子设计，制备活性多肽工艺及C端氨基酸序列对其活性的影响等关键支撑技术。已获得具有抗病毒、降血压、抗肿瘤、抗氧化作用的活性成分。

      该项研究无论是肽本身还是研究开发手段都具有相当的先进性和技术创新性。目前对海洋蛋白资源除部分直接食用外，很大部分的低值资源及水产品加工的下脚料或通过压榨、烘干加工成鱼粉，或废弃掉，产品的附加值很低，鱼粉加工的废水直接排入近水海域，造成近水海域的严重污染。因此，海洋生物活性肽的研究与开发不仅可以提高其附加值，改善海洋蛋白资源的功能特性，同时可以减少对环境的污染，取得极大的经济效益和社会效益。

二、学科展望

      在现有的工作基础上，发展以海洋酶工程为鲜明特色的，总体研究水平和开发能力居国内同行业领先，在某些方面达到国际先进水平的开放实验室，获得若干具有国际先进水平的成果和可产生相当经济和社会效益的知识产权，对我国海洋产物资源的研究和开发起到积极的带动作用，并使其在该领域的研究步入国际先进行列。

      根据国内外海洋酶、多糖和活性多肽应用研究的发展趋势和进一步发展的需要，主要开展新型酶的研发、海洋新型酶产业化技术研究、蛋白质分离纯化层析介质的开发、海洋活性肽的研究、海洋酶的蛋白质工程及产物的后加工技术、非水介质中多肽连接酶和海洋生物酶的晶体结构研究等。

（一）在海洋“863”计划前期研究成果的基础上完成已有品种海洋酶制剂的产业化工程建设，完成产业化工艺及产品的商品化；

（二）围绕着当前国际前沿的一些基础问题，如分子酶学与蛋白质结构、活性多肽和蛋白质的结构功能与分子设计和作用原理等进行深入地研究，通过计算机技术辅助寻找多种酶的抑制剂；

（三）加强和健全酶学、蛋白质化学和分子生物学的手段，完善基因重组、发酵生产及纯化和制备等技术；

（四）加强实验室基础建设和中试基地建设，增加或更新仪器设备，使科研支撑条件达到国内先进水平；

（五）以海洋生理活性蛋白质为基础，研究酶促海洋功能肽的纯化、作用机制与分子设计，进而开展酶的抑制作用动力学和多肽药物生产研究；对一些具有潜在应用价值的海洋糖类展开应用研究，开发出2～3种新型具有抗肿瘤、降血压和抗菌等功能的新型产品；

（六）到2010年，研制出2～3个创新类海洋药物进入临床；进一步开发出4～6种有工农业应用价值的海洋酶制剂新品种；获得海洋生物酶晶体结构，揭示海洋生物酶在结构和功能方面与陆地生物酶的差异性。

（七）到2015年研制出10种海洋药物及生物制品新品种，其中5种产品达到工业化生产水平，使其工业产值在2010年的基础上翻一番；海洋天然产物的总体研究水平要接近国际先进水平。

（八）培养一批能跟上学科前沿发展水平的高素质科研人才。坚持人才培养和智力引进相结合，以多种形式和渠道聘任知名兼职教授、顾问、名誉教授和工程技术专家以及境外专家、学者来实验室讲学，开展学术交流和合作研究，参加学科和实验室建设，争取各界人士对学科建设与发展给予支持和帮助。努力培养一批年龄在40岁以下，具有博士学位、有潜能和发展前途的后备中青年学科（术）带头人，并承前启后、带动学科的发展。