我國擁有世界的發(fā)酵產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)了大部分的氨基酸、有機酸、和維他命等。近年來(lái)，我國的發(fā)酵產(chǎn)業(yè)也延伸到工業(yè)產(chǎn)品，包括能源、化工產(chǎn)品以及材料等。

由于發(fā)酵產(chǎn)業(yè)對能源、糧食和水的消耗巨大，該產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向應該向著(zhù)原料到產(chǎn)品的高轉化率、節能及節水的方向發(fā)展。對不同的產(chǎn)品，也應該設立不同的節能減排目標。對于我國發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的定位，除了應繼續鞏固發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)國地位之外，更應該向方向發(fā)展，實(shí)現部分代替石油，生產(chǎn)大宗材料、能源、化工產(chǎn)品等。

盡管，這個(gè)過(guò)程可能是漫長(cháng)甚至是充滿(mǎn)風(fēng)險的。 

合成生物學(xué)助力

我國發(fā)展發(fā)酵產(chǎn)業(yè)應該擴展到利用農業(yè)生物質(zhì)，如纖維素、非糧淀粉、非糧脂肪酸等為原料，生產(chǎn)材料、能源、化工產(chǎn)品等，逐漸減少對石油的依賴(lài)。

要想發(fā)展生物發(fā)酵這一戰略性新興產(chǎn)業(yè)，就不得不在技術(shù)上作好儲備。目前，我國的發(fā)酵產(chǎn)業(yè)在硬件方面已經(jīng)達到很高的水平，因此，解決節能減排的工作重點(diǎn)應該放在菌種的改良上。合成生物學(xué)提出的方法，則是對現有生產(chǎn)菌種根本性的改造，包括代謝通路的重構、基因組的改造和全細胞的改造。

總的來(lái)說(shuō)，發(fā)展發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的目的就是要構建一個(gè)逐漸可以與化工過(guò)程相競爭的工業(yè)生物產(chǎn)業(yè)。

提高菌種效率是關(guān)鍵

如上所述，發(fā)酵產(chǎn)業(yè)需解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題是菌種的效率等。例如如何使微生物細胞更快地生長(cháng)、如何實(shí)現跨種屬染色體在一個(gè)細胞內共存、如何解除微生物總體調控等。

可以說(shuō)，上述菌種的改造工作，事實(shí)上也是合成生物學(xué)正在研究的題目。其中，復合功能微生物的構建是重要方向。希望因此獲得一個(gè)能快速生長(cháng)、能進(jìn)行多種基因整合、抗染菌、允許多個(gè)染色體在細胞中共存，從而獲得多種性能，能生產(chǎn)多種產(chǎn)品的微生物制造平臺菌株。

現階段，菌種改造的工作更為急迫。近期和中期菌種改造研究的重要應用領(lǐng)域包括改造控制生長(cháng)速度的微生物基因組，使微生物細胞更快地生長(cháng)；限制細胞群體效應，使發(fā)酵能達到更高的密度等。

 菌種改造研究的應用領(lǐng)域主要包括：

改造控制生長(cháng)速度的微生物基因組，使微生物細胞更快地生長(cháng)，利用快速生長(cháng)的微生物菌株生產(chǎn)大宗化工產(chǎn)品，提高 生物過(guò)程相對于化工過(guò)程的競爭性。

 限制細胞群體效應，使發(fā)酵能達到更高的密度，提高生物產(chǎn)品單位時(shí)間和單位體積的生產(chǎn)效率。

實(shí)現跨種屬染色體在一個(gè)細胞共存，使細胞具有多種功能（特別是利用纖維素快速生長(cháng)獲得目標產(chǎn)物）。

開(kāi)發(fā)（發(fā)明）一種普適的構建基因組微生物底盤(pán)的技術(shù)，在此基礎上整合獲得功能性代謝路徑，用于可控制造各種生物化工產(chǎn)品；

 大片段基因的獲得和在染色體里的整合和表達技術(shù)的開(kāi)發(fā)，解決復雜化合物的微生物發(fā)酵生產(chǎn)問(wèn)題。

獲得能使多個(gè)染色體在一個(gè)細胞中共存的機制，實(shí)現復合功能微生物的構建，特別是利用纖維素快速生長(cháng)獲得目標產(chǎn)物的復合功能微生物菌株。

實(shí)現低成本染色體的化學(xué)合成，可以低成本地合成優(yōu)化的生物或化學(xué)產(chǎn)物合成途徑來(lái)進(jìn)行表達生產(chǎn)。解除微生物總體調控的機制，地獲得目標產(chǎn)物，如材料和能源等。開(kāi)發(fā)制動(dòng)刪除內顯子的DNA刪除技術(shù)，獲得新的、快速生長(cháng)的真核微生物。

總之，提高菌種的效率是提高我國發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。開(kāi)拓先進(jìn)發(fā)酵工藝技術(shù)

此外，發(fā)酵工業(yè)具有高耗能、高耗水和不連續、易染菌的缺點(diǎn)，也導致發(fā)酵產(chǎn)業(yè)成本的增加，減少了其競爭性。

未來(lái)發(fā)酵產(chǎn)業(yè)應該向著(zhù)無(wú)高溫、低耗水和連續發(fā)酵方向發(fā)展，以終達到節能減排的目的。近，我國在嗜鹽發(fā)酵生產(chǎn)生物塑料聚羥基脂肪酸酯（PHA）方面，已經(jīng)實(shí)現了至少兩周的開(kāi)放發(fā)酵，使PHA 成為有競爭性產(chǎn)業(yè)的步伐又向前邁進(jìn)了一步。

未來(lái)，可以利用海水為介質(zhì)、發(fā)掘嗜鹽菌在高 pH值、高溫和高鹽濃度條件下的特點(diǎn)，建立一個(gè)能進(jìn)行無(wú)高溫、低耗水（利用海水）和連續發(fā)酵的、有競爭性的發(fā)酵產(chǎn)業(yè)。

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