小细菌背后的大学问

　　细菌分为很多种类，如何选择有用的细菌，并对其进行处理，是整个微生物研究环节的第一步。以这次画展为例，绘画使用的“原材料”也就是细菌，主要来源于原始森林植物根部的土壤和部分中药材，许多菌种都是学生们暑假期间到大别山考察时带回来的。

　　从大别山采集回来后，他们采用梯度稀释涂布法，将药用植物灵芝、天麻、西洋参等中药材的根际土壤进行处理；接下来通过三区划线法等方式进行纯化扩大，将每一种“颜料”单独挑出、层层分离、纯化、扩大，如此再三，才能得到各种单一颜色的“颜料”。

　　那么，这些作品的图案是怎样形成的呢？

　　细菌虽然个体微小，但生长总是比较规矩，菌种接种在哪里它就生长在哪里，给它一道线条它就长成一条道路，给它一片区域它就长成一座山峰；而真菌个体相对较大，它的孢子能够到处飘扬而不可控，落在这里形成一朵，落在那里形成一片。于是，菌种一般被用来勾勒出线条，而真菌孢子则形成锦簇的花团，或者波涛汹涌的云海。

　　学会收集、分离和处理菌株

　　对于亲手制作微生物作品的同学们来说，这次比赛还有着更深层次的意义。“我们的初衷希望让学生们学到更多知识，对科学研究产生兴趣，更可以让他们了解到科学研究究竟是如何进行的。”张怡轩说。

　　张怡轩介绍，收集、分离和处理菌株，本身就是该学院的一项重要工作。因为学院建设有沈阳药科大学药用物质资源库——微生物资源中心，主持了国家自然基金项目、科技部“自然科技资源平台—药用微生物资源中心”建设子课题，所保存的各类微生物菌种已达1万余株，共鉴定为280余属，1240余种。菌种来源于土壤、水体、洞穴、药用植物内生、肠道及各种极端环境，用于科学研究。

　　张怡轩告诉科技日报记者，微生物资源中心成立以来，已经取得了多项重大成果，维生素C生产菌就是其中之一。

　　我国维生素C发酵工业年产在16万吨以上，占世界总产能的90%，是国内医药领域的支柱性产业之一，更是辽宁省制药业辉煌时代的象征之一。依托于微生物资源库，张怡轩率领团队对维生素生产流程中的关键步骤进行优化，升级了传统方法中微生物菌种，完成了混菌体系的全基因组测序、蛋白质组学分析及在发酵不同阶段下的转录组分析，明确了混菌体系中一系列生理活性物质在菌株互作、代谢物交互过程中的作用及机制。新的工艺节约企业年运行成本1000万元以上。

　　通过进一步研究，张怡轩团队还利用微生物资源中心从土壤中分离出不需要大菌伴生即可独立生长产酸的小菌SPU_B003，并通过菌株体内碳代谢流改造及系列关键功能基因的敲除、补充及增强等手段，对候选菌株发酵能力进行增强，有望提升二步发酵效率，降低生产成本，从而创造可观的效益。

　　“对菌种的筛选，其实就是微生物资源中心这些科研活动的一部分，通过这次画展，学生们既可以学到知识，对微生物学科产生兴趣，同时还能参与到深层次的科学研究中来，让学生们拥有很强的参与感，如果其中有人因此而愿意投身科研事业，更是一举多得。”张怡轩说。（本报记者 杨 仑）