微生物與細(xì)胞資源保存現(xiàn)狀
1.發(fā)展歷程與基本概況
鑒于微生物及各種生物細(xì)胞資源對(duì)生命科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)的重要貢獻(xiàn)和對(duì)生物技術(shù)的重要支撐作用，全球大多數(shù)國(guó)家均成立了微生物菌種及細(xì)胞保藏中心，以保障這類(lèi)重要生物資源的安全性及共享利用。根據(jù)世界培養(yǎng)物保藏聯(lián)盟（WFCC）的統(tǒng)計(jì)，全球76個(gè)國(guó)家或地區(qū)的768個(gè)保藏中心①在世界微生物數(shù)據(jù)中心（WDCM）注冊(cè)。截至2016年，689個(gè)保藏中心共保存各類(lèi)微生物菌種和細(xì)胞資源超過(guò)247萬(wàn)株。
我國(guó)在1951年建立了新中國(guó)第一個(gè)微生物菌種保藏管理機(jī)構(gòu)——中國(guó)科學(xué)院微生物菌種保藏管理委員會(huì)。1979年，國(guó)家科委（現(xiàn)“科學(xué)技術(shù)部”）成立了中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)，在相關(guān)部委的研究機(jī)構(gòu)中設(shè)立了7個(gè)專(zhuān)業(yè)菌種保藏中心，成為當(dāng)時(shí)我國(guó)收集、保藏和共享利用微生物菌種資源的主要技術(shù)力量。1985年，隨著我國(guó)專(zhuān)利制度的實(shí)施，為了滿(mǎn)足生物材料及其相關(guān)技術(shù)發(fā)明公開(kāi)的需要，國(guó)家專(zhuān)利局指定設(shè)立在中國(guó)科學(xué)院微生物研究所的中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心（CGMCC）和設(shè)立在武漢大學(xué)的中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心（CCTCC）承擔(dān)用于專(zhuān)利程序的生物材料的保藏工作。隨著我國(guó)政府加入《國(guó)際承認(rèn)用于專(zhuān)利程序的微生物保存布達(dá)佩斯條約》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《布達(dá)佩斯條約》），經(jīng)國(guó)家專(zhuān)利局推薦，世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織批準(zhǔn)，CGMCC和CCTCC于1995年7月1日獲得“《布達(dá)佩斯條約》國(guó)際保藏單位”資格。
2003年，科學(xué)技術(shù)部啟動(dòng)科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目，微生物菌種資源和實(shí)驗(yàn)細(xì)胞是其中的重要領(lǐng)域。2011年，科學(xué)技術(shù)部和財(cái)政部共同認(rèn)定的23家國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)中，包括了由原農(nóng)業(yè)部主管的國(guó)家微生物菌種資源平臺(tái)和原衛(wèi)生部主管的國(guó)家實(shí)驗(yàn)細(xì)胞資源平臺(tái)。2019年，科學(xué)技術(shù)部、財(cái)政部進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整國(guó)家科技資源共享服務(wù)平臺(tái)，形成了30個(gè)國(guó)家生物種質(zhì)和實(shí)驗(yàn)材料資源庫(kù)，其中包括了微生物資源領(lǐng)域的3個(gè)資源庫(kù)（國(guó)家菌種資源庫(kù)、國(guó)家病原微生物資源庫(kù)、國(guó)家病毒資源庫(kù)），以及細(xì)胞資源領(lǐng)域的4個(gè)資源庫(kù)（國(guó)家干細(xì)胞資源庫(kù)、國(guó)家干細(xì)胞轉(zhuǎn)化資源庫(kù)、國(guó)家生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)細(xì)胞資源庫(kù)、國(guó)家模式與特色實(shí)驗(yàn)細(xì)胞資源庫(kù)），從而為科學(xué)研究、技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展提供高質(zhì)量的科技資源共享服務(wù)。
中國(guó)科學(xué)院于1995年5月成立中國(guó)科學(xué)院典型培養(yǎng)物保藏委員會(huì)，統(tǒng)一指導(dǎo)、協(xié)調(diào)全院生物培養(yǎng)物資源工作，加強(qiáng)對(duì)全院生命科學(xué)和生物技術(shù)研究的支撐，其10個(gè)成員單位均隸屬于中國(guó)科學(xué)院各研究所。作為我國(guó)主要的培養(yǎng)物保藏中心組織，中國(guó)科學(xué)院典型培養(yǎng)物保藏委員會(huì)的建立對(duì)我國(guó)生物多樣性的保藏、研究和保護(hù)發(fā)揮了重要作用。2009年，國(guó)家重大科學(xué)工程“中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù)”通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。2010年，為順應(yīng)國(guó)際“生物資源中心”的發(fā)展趨勢(shì)，在財(cái)政部“戰(zhàn)略生物資源科技支撐體系運(yùn)行專(zhuān)項(xiàng)”支持下，中國(guó)科學(xué)院在典型培養(yǎng)物保藏委員會(huì)的基礎(chǔ)上，成立了中國(guó)科學(xué)院野生生物資源庫(kù)工作委員會(huì)，2015年該委員會(huì)更名為中國(guó)科學(xué)院生物遺傳資源庫(kù)工作委員會(huì)，成員單位包括中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所中國(guó)西南野生生物資源庫(kù)、中國(guó)科學(xué)院微生物研究所中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心、中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所微生物菌毒種保藏中心、中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院細(xì)胞和干細(xì)胞庫(kù)、中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所北京干細(xì)胞庫(kù)等12個(gè)資源庫(kù)，保藏的生物資源類(lèi)型涵蓋了植物種子和離體材料、人及動(dòng)物的細(xì)胞株和干細(xì)胞、微生物、淡水藻種、海藻等（表1）。中國(guó)科學(xué)院生物遺傳資源庫(kù)工作委員會(huì)旨在建成國(guó)際上具有重要影響的生物遺傳資源科學(xué)保藏網(wǎng)絡(luò)體系，引領(lǐng)我國(guó)生物遺傳資源收集保藏、共享利用工作。
2.資源收集保藏
中國(guó)科學(xué)院生物遺傳資源庫(kù)工作委員會(huì)的12個(gè)資源庫(kù)以其保藏生物資源類(lèi)型的多樣性、技術(shù)水平的先進(jìn)性代表了我國(guó)生物資源設(shè)施保藏的水平，為中國(guó)科學(xué)院的生物學(xué)研究，以及面向國(guó)家重大需求的環(huán)境治理、重大疫病防控、生物能源開(kāi)發(fā)、農(nóng)作物育種和生物資源發(fā)掘利用等，提供了重要的支撐作用，以其基礎(chǔ)性、權(quán)威性和前瞻性區(qū)別于產(chǎn)業(yè)部門(mén)和大學(xué)所屬的資源庫(kù)。截至2018年底，這些資源庫(kù)保藏植物種子和離體材料、人及動(dòng)物的細(xì)胞株和干細(xì)胞、微生物菌毒種、淡水藻種、海藻等各類(lèi)生物資源超過(guò)68萬(wàn)株/份。每年提供各類(lèi)生物資源應(yīng)用4萬(wàn)—5萬(wàn)株/份（表2）。
開(kāi)展專(zhuān)利生物材料保藏，支撐生物技術(shù)研發(fā)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。根據(jù)世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織的統(tǒng)計(jì)②，分布在全球25個(gè)國(guó)家的46個(gè)《布達(dá)佩斯條約》國(guó)際保藏機(jī)構(gòu)中，共收集保藏用于專(zhuān)利程序的生物材料107889株/份。截至2017年底，全球用于專(zhuān)利程序的生物材料保藏量最多的國(guó)家是美國(guó)（371927株），中國(guó)位居第二位（25654株）；中國(guó)用于專(zhuān)利程序的生物材料年新增保藏量已持續(xù)10年保持第一位。在目前保藏量前5名的機(jī)構(gòu)中（圖1），美國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心（ATCC）保藏量為32859株，位于第一位；中國(guó)的CGMCC（菌種保藏量15213株）和CCTCC（菌種保藏量10131株）分別位于第二位和第四位；第三位是日本的國(guó)際專(zhuān)利生物保藏中心（IPOD），保藏量為10236株；第五位是德國(guó)微生物菌種和細(xì)胞保藏中心（DSMZ），保藏量為8379株。2010年，CGMCC通過(guò)ISO9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證，將用于專(zhuān)利程序的生物材料的保藏管理納入全過(guò)程質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)了資源收集、保藏管理的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。僅在2018年，CGMCC受理保藏1922株專(zhuān)利生物材料，保藏的生物材料類(lèi)型包括：功能基因元器件、質(zhì)粒、病毒、古菌、細(xì)菌、放線菌、酵母菌、絲狀真菌、細(xì)胞株、干細(xì)胞、植物種子、植物離體材料等。2018年當(dāng)年CGMCC支撐我國(guó)科研人員提交1329項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)，支撐3816項(xiàng)專(zhuān)利進(jìn)入公開(kāi)階段，為《中國(guó)專(zhuān)利法》的順利實(shí)施，以及生物技術(shù)專(zhuān)利的申請(qǐng)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)提供了不可或缺的技術(shù)支撐（圖2）。
建立國(guó)家級(jí)病原微生物菌毒種保藏中心，積極應(yīng)對(duì)突發(fā)公共衛(wèi)生事件。2018年，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所CGMCC和中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所微生物菌毒種保藏中心被國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)正式指定為“國(guó)家級(jí)病原微生物菌（毒）種保藏中心”。隨著武漢高等級(jí)生物安全（四級(jí)）實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)正式運(yùn)行，中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所微生物菌毒種保藏中心已完全具備1—4類(lèi)生物危害程度分類(lèi)的菌（毒）種保藏資質(zhì)能力與條件，以國(guó)家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，開(kāi)展病原微生物（含高致病性病原微生物）的收集、引進(jìn)、研究及共享利用服務(wù)。中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所作為國(guó)家病毒資源庫(kù)的依托單位，在2016年爆發(fā)的寨卡病毒突發(fā)公共衛(wèi)生事件疫情防控中積極響應(yīng)，成功分離得到1株寨卡病毒流行株；從法國(guó)、美國(guó)等引進(jìn)了7株寨卡病毒毒種，并已作為歐洲病毒資源庫(kù)EVAg項(xiàng)目在中國(guó)的分發(fā)中心之一，為國(guó)內(nèi)10多家科研單位20余項(xiàng)國(guó)家科研課題分發(fā)了35株次寨卡病毒及抗體資源。此外，中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所首次發(fā)現(xiàn)寨卡病毒分為3種基因型，并揭示了寨卡病毒的地域起源，這對(duì)該病毒的流行病學(xué)研究具有重要意義。
3.資源調(diào)查與發(fā)掘
微生物遺傳資源調(diào)查
我國(guó)從事微生物資源調(diào)查、區(qū)系分類(lèi)研究、資源保護(hù)的科研人員在微生物資源保護(hù)和持續(xù)利用方面做了大量的工作，取得了一定的進(jìn)展。但是，由于受技術(shù)所限，自新中國(guó)成立至21世紀(jì)前10年，我國(guó)組織的歷次生物資源的科學(xué)考察活動(dòng)，除了涉及一些大型真菌，基本沒(méi)有系統(tǒng)開(kāi)展過(guò)微生物資源的科考活動(dòng)。隨著基因測(cè)序技術(shù)和宏基因組技術(shù)的建立和應(yīng)用，使得人們可以繞開(kāi)微生物培養(yǎng)的瓶頸，了解自然環(huán)境中的微生物多樣性、微生物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境的關(guān)系及其形成、演化和維持機(jī)制，并指導(dǎo)微生物菌種的分離培養(yǎng)。自2010年起，科學(xué)技術(shù)部就科技基礎(chǔ)性工作專(zhuān)項(xiàng)連續(xù)組織多次微生物資源調(diào)查研究項(xiàng)目，圍繞我國(guó)特殊環(huán)境、特殊區(qū)域開(kāi)展微生物多樣性研究以及極端、特色微生物資源收集和資源儲(chǔ)備，包括：青藏高原及新疆地區(qū)特色微生物資源與多樣性調(diào)查（2012年）、東北大小興安嶺地區(qū)菌物資源考察（2014年）、西南喀斯特地區(qū)特色微生物資源及多樣性調(diào)查（2014年）、西藏地區(qū)極端特色微生物資源及其多樣性研究（2015年）和中國(guó)湖泊微生物多樣性和資源調(diào)查（2017年）。
2009年，中國(guó)科學(xué)院?jiǎn)?dòng)“應(yīng)用微生物研究網(wǎng)絡(luò)（RNAM）項(xiàng)目”，整合了全院26個(gè)研究所的應(yīng)用微生物資源、信息、研究力量和相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了6.4萬(wàn)株微生物菌種資源、25個(gè)環(huán)境元基因組文庫(kù)，以及80余個(gè)基因組文庫(kù)的網(wǎng)絡(luò)化和萬(wàn)余條微生物資源數(shù)據(jù)的共享。
2012年，中國(guó)科學(xué)院成立全國(guó)科學(xué)院聯(lián)盟應(yīng)用微生物領(lǐng)域分會(huì)，包括了來(lái)自10個(gè)省（自治區(qū)）的17個(gè)地方科學(xué)院相關(guān)研究機(jī)構(gòu)加入分會(huì)。分會(huì)通過(guò)舉辦微生物菌種保藏、鑒定、信息管理培訓(xùn)班，制定推廣微生物菌種保藏、信息管理等技術(shù)規(guī)范，提升分會(huì)成員單位的微生物分類(lèi)保藏、分類(lèi)鑒定以及信息管理水平。分會(huì)成員單位間簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，開(kāi)展科技骨干派遣工作，協(xié)助成員單位開(kāi)展科研能力建設(shè)。結(jié)合地方發(fā)展需求與成員單位現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合承擔(dān)各類(lèi)科研任務(wù)，有效服務(wù)于地方科技經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。
干細(xì)胞資源保藏
在干細(xì)胞研究應(yīng)用方面，中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所和中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院分別是國(guó)家干細(xì)胞資源庫(kù)和國(guó)家模式與特色實(shí)驗(yàn)細(xì)胞資源庫(kù)的依托單位。2018年，中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院細(xì)胞與干細(xì)胞庫(kù)為全國(guó)各地的2000多家科研院所、高等院校、政府機(jī)關(guān)和生物醫(yī)藥公司等提供細(xì)胞資源共享超過(guò)13000份，細(xì)胞資源用戶(hù)覆蓋全國(guó)30個(gè)省、直轄市、自治區(qū)，是我國(guó)基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的關(guān)鍵性平臺(tái)之一。中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所北京干細(xì)胞庫(kù)于2017年啟動(dòng)中國(guó)首批經(jīng)原國(guó)家衛(wèi)計(jì)委和原國(guó)家藥監(jiān)總局備案的2個(gè)干細(xì)胞臨床研究項(xiàng)目——“人胚胎干細(xì)胞來(lái)源的神經(jīng)前體細(xì)胞治療帕金森病”和“人胚胎干細(xì)胞來(lái)源的視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞治療干性年齡相關(guān)性黃斑變性”，為治愈許多難治性疾病翻開(kāi)嶄新的篇章。2018年，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院華南干細(xì)胞轉(zhuǎn)化庫(kù)建成了臨床前GMP級(jí)別細(xì)胞存儲(chǔ)與質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)平臺(tái)，并研制開(kāi)發(fā)全自動(dòng)干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備，將為實(shí)現(xiàn)干細(xì)胞治療提供支撐服務(wù)。
為規(guī)范開(kāi)展干細(xì)胞臨床應(yīng)用研究，中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所北京干細(xì)胞庫(kù)分別于2018年和2019年通過(guò)ISO9001認(rèn)證和中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)（CNAS）組織的ISO20387國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可現(xiàn)場(chǎng)評(píng)審，是CNAS首家試點(diǎn)認(rèn)可評(píng)審的生物樣本庫(kù)，為落實(shí)《人類(lèi)遺傳資源管理暫行辦法》提供了良好的參考標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，對(duì)人類(lèi)遺傳資源的收集、保藏和合理利用意義重大。中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所北京干細(xì)胞庫(kù)還積極參與制定國(guó)際、國(guó)內(nèi)干細(xì)胞相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，于2017年首次發(fā)布了我國(guó)干細(xì)胞通用標(biāo)準(zhǔn)——《干細(xì)胞通用要求》和《人胚胎干細(xì)胞》。這2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將推動(dòng)干細(xì)胞行業(yè)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，在保障受試者權(quán)益、促進(jìn)干細(xì)胞轉(zhuǎn)化研究等方面發(fā)揮重要作用。
藻類(lèi)資源挖掘和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所淡水藻種庫(kù)挖掘庫(kù)藏微藻資源，開(kāi)展優(yōu)質(zhì)螺旋藻株系的選育及其高效經(jīng)濟(jì)培養(yǎng)技術(shù)探究。通過(guò)對(duì)不同品系螺旋藻的生長(zhǎng)、生物量、蛋白含量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選出可以利用煙道氣為唯一碳源的優(yōu)良藻種，并建立鍋爐尾氣微藻養(yǎng)殖示范基地，回收、利用發(fā)電廠煙氣，節(jié)能減排，改善空氣環(huán)境質(zhì)量。
在經(jīng)濟(jì)海藻海帶產(chǎn)業(yè)化研發(fā)領(lǐng)域，中國(guó)科學(xué)院海洋研究所海藻種質(zhì)庫(kù)科研團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期與行業(yè)龍頭企業(yè)合作，針對(duì)不同海域栽培區(qū)的環(huán)境特點(diǎn)，培育了多個(gè)優(yōu)質(zhì)海帶、裙帶菜新品種（系），解決了引進(jìn)種普遍存在的“奠基者”效應(yīng)，結(jié)束了需要定期從海外引種的歷史。目前，海藻種質(zhì)庫(kù)培育的系列雜交海帶品種種苗的年生產(chǎn)量在20億株以上，累計(jì)栽培面積超過(guò)30萬(wàn)畝，裙帶菜每年種苗生產(chǎn)量超過(guò)5萬(wàn)簾，累計(jì)示范養(yǎng)殖推廣面積超過(guò)10萬(wàn)畝，從而為我國(guó)北方地區(qū)海帶栽培產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效作出了巨大貢獻(xiàn)。
微生物與細(xì)胞資源保存發(fā)展趨勢(shì)
生物遺傳資源事關(guān)國(guó)家核心利益，其保護(hù)和利用受到世界各國(guó)的高度重視。我國(guó)政府高度重視微生物資源的保護(hù)和利用工作，在《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》中明確提出要建立完備的微生物種質(zhì)資源保護(hù)與利用體系。在《2004—2010年國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)建設(shè)綱要》中提出要加強(qiáng)微生物種質(zhì)資源搜集、保護(hù)和利用。隨著學(xué)科的發(fā)展和需求驅(qū)使，在國(guó)家層面上加強(qiáng)微生物和細(xì)胞資源的收集保藏、篩選評(píng)價(jià)、挖掘利用是長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)生物資源工作的主題。
1.保護(hù)體系日趨完善，保護(hù)力度日趨加強(qiáng)
目前，許多國(guó)家都把微生物與細(xì)胞資源的收集、保藏、高效篩選和應(yīng)用看作是產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)重要因素，以及支撐生命科學(xué)和生物技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)之一。這些國(guó)家不僅高度重視微生物和細(xì)胞資源的收集、保藏和應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作，還建立了生物遺傳資源國(guó)家公共保護(hù)和研究體系，儲(chǔ)備豐富的微生物菌種與細(xì)胞資源，為未來(lái)爭(zhēng)取更多的優(yōu)勢(shì)和主動(dòng)權(quán)。保藏中心也由單一資源保藏機(jī)構(gòu)向包含評(píng)價(jià)、專(zhuān)業(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)在內(nèi)的綜合性資源中心發(fā)展：保藏與研發(fā)相結(jié)合，資源高附加值化快速發(fā)展；生物遺傳資源保護(hù)呈現(xiàn)出從一般保護(hù)到依法保護(hù)、從單一方式保護(hù)到多種方式配套保護(hù)、從遺傳資源主權(quán)保護(hù)到基因資源產(chǎn)權(quán)保護(hù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
2.資源鑒定精準(zhǔn)化、功能評(píng)價(jià)系統(tǒng)化
微生物資源的發(fā)掘利用是工業(yè)生物技術(shù)的基礎(chǔ)，充分發(fā)掘利用微生物資源的潛力，將帶動(dòng)我國(guó)工業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平的提升，從而增強(qiáng)工業(yè)生物技術(shù)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，創(chuàng)造重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。隨著基因組、宏基因組、合成生物學(xué)、基因編輯等生物技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，微生物資源仍然是尋求和發(fā)現(xiàn)下一代化學(xué)治療劑和代謝活性物質(zhì)最大的潛在生物物質(zhì)基礎(chǔ)。對(duì)微生物與細(xì)胞等生物遺傳資源進(jìn)行規(guī)?；途珳?zhǔn)化鑒定評(píng)價(jià)，發(fā)掘能夠滿(mǎn)足現(xiàn)代生物技術(shù)需求的新型資源和關(guān)鍵基因，已經(jīng)成為發(fā)展方向；基于微生物培養(yǎng)組技術(shù)的微生物組研究和應(yīng)用技術(shù)，基于微生物底盤(pán)、元件庫(kù)、酶庫(kù)、代謝物庫(kù)的合成生物學(xué)研究及生物制造先進(jìn)技術(shù)等基于微生物資源深度挖掘的顛覆性生物技術(shù)開(kāi)發(fā)將是未來(lái)15—20年的研究熱點(diǎn)。
3.法律法規(guī)體系與共享利用機(jī)制日趨健全
隨著《生物多樣性公約》《生物多樣性公約關(guān)于獲取遺傳資源和公正公平分享其利用所產(chǎn)生惠益的名古屋議定書(shū)》等國(guó)際公約的實(shí)施，各國(guó)圍繞資源獲取、惠益分享、監(jiān)測(cè)利用等方面逐步完善國(guó)家生物遺傳資源法律、法規(guī)和管理辦法，國(guó)家間生物遺傳資源獲取與交換，已經(jīng)形成規(guī)范的資源獲取和利益分享機(jī)制，推動(dòng)了生物遺傳資源的有效保護(hù)和合理利用。但是，發(fā)達(dá)國(guó)家長(zhǎng)期的全球資源積累，以及在先進(jìn)生物技術(shù)方面的壟斷，也加劇了我國(guó)資源獲取和被獲取的嚴(yán)重不平衡。
對(duì)策與建議
1.全面系統(tǒng)地布局我國(guó)微生物資源調(diào)查
我國(guó)雖然已經(jīng)收集保藏了大量微生物遺傳資源，資源規(guī)模數(shù)量處于世界前列，但目前缺少有目的、有計(jì)劃、系統(tǒng)持續(xù)的國(guó)家層面微生物資源普查項(xiàng)目。我國(guó)應(yīng)在全國(guó)范圍內(nèi)有針對(duì)性地進(jìn)行戰(zhàn)略部署，對(duì)微生物遺傳資源特別是重要微生物資源開(kāi)展全面持續(xù)的普查勘探。針對(duì)已知具有應(yīng)用價(jià)值的微生物類(lèi)群，對(duì)我國(guó)有代表性的不同生態(tài)地區(qū)進(jìn)行廣泛的調(diào)查、分離、收集，開(kāi)展系統(tǒng)學(xué)、分類(lèi)學(xué)研究，以及類(lèi)群之間親緣關(guān)系和系統(tǒng)演化理論的探討，并以類(lèi)群之間的親緣關(guān)系為指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)更多可利用物種，為篩選新的有應(yīng)用價(jià)值的微生物研究提供基礎(chǔ)。
充分利用我國(guó)自然極端環(huán)境地域的特點(diǎn)，選擇具有特殊化學(xué)因子的鹽湖、堿湖、熱泉、深海等，在現(xiàn)有微生物遺傳資源獲取技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展采樣、分離、培養(yǎng)等新的方法技術(shù)，進(jìn)行系統(tǒng)的微生物遺傳資源物種及基因分析，包括以物種分離為基礎(chǔ)的系統(tǒng)分類(lèi)和系統(tǒng)進(jìn)化，以及以環(huán)境基因?yàn)榛A(chǔ)的分子生態(tài)學(xué)。挖掘極端微生物及難培養(yǎng)微生物的菌種資源及基因資源，揭示分布規(guī)律及物種多樣性，為生命起源、系統(tǒng)進(jìn)化提供依據(jù)，為科學(xué)研究及應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供材料。
2.加強(qiáng)微生物和細(xì)胞資源收集和保存工作力度
加強(qiáng)各高校、研究機(jī)構(gòu)保藏的微生物菌種和細(xì)胞資源的整合，開(kāi)展國(guó)內(nèi)分散資源的有效集成和保護(hù)，提高資源保藏的安全水平，促進(jìn)微生物菌種和細(xì)胞資源的社會(huì)共享利用。建設(shè)國(guó)家綜合性微生物菌種和細(xì)胞資源長(zhǎng)期備份庫(kù)，完善我國(guó)微生物和細(xì)胞資源保藏體系，以應(yīng)對(duì)重大地質(zhì)災(zāi)害、防范戰(zhàn)爭(zhēng)威脅。
利用現(xiàn)代信息技術(shù)，建立功能強(qiáng)大的微生物和細(xì)胞資源數(shù)據(jù)庫(kù)，收集包括微生物菌種和細(xì)胞資源采集信息、生理生化信息、酶學(xué)及代謝產(chǎn)物活性信息、核酸序列信息在內(nèi)的生物資源信息。建立生物信息學(xué)數(shù)據(jù)處理、功能分析和結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件環(huán)境，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，促進(jìn)生物資源科學(xué)數(shù)據(jù)的共享。
3.開(kāi)展微生物和細(xì)胞資源大規(guī)模評(píng)價(jià)挖掘
我國(guó)自然微生物資源極為豐富，但微生物科技資源匱乏，這已成為制約我國(guó)生物技術(shù)和生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。以高通量篩選技術(shù)為手段，高效篩選、評(píng)價(jià)具有生物技術(shù)開(kāi)發(fā)價(jià)值的微生物物種、基因、代謝功能及代謝產(chǎn)物，獲得在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、制藥、能源、環(huán)保等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景的微生物菌株、復(fù)合微生物體系、基因、酶及其他代謝產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)微生物資源儲(chǔ)備、研究評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)利用的有機(jī)整合，建立從微生物資源到利用之間的橋梁。
（1）微生物代謝產(chǎn)物資源庫(kù)。微生物多樣的代謝機(jī)制為利用合成生物學(xué)等方法創(chuàng)制新結(jié)構(gòu)化合物提供了豐富的元件。以菌種庫(kù)為基礎(chǔ)，通過(guò)微生物的基因組評(píng)價(jià)，積累代謝多樣性豐富的菌種，并通過(guò)各種表征手段獲得標(biāo)準(zhǔn)化的代謝產(chǎn)物相關(guān)元件庫(kù)，利用基因組挖掘方法激活沉默的代謝基因簇，構(gòu)建天然產(chǎn)物樣品庫(kù)、半純化的天然化合物樣品庫(kù)等微生物代謝產(chǎn)物資源庫(kù)并進(jìn)行應(yīng)用功能開(kāi)發(fā)。
（2）難培養(yǎng)微生物遺傳資源發(fā)掘。基因測(cè)序技術(shù)和組學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和日臻成熟，為微生物資源研究提供了新的方法和機(jī)遇。建立環(huán)境基因組技術(shù)，可避開(kāi)培養(yǎng)“瓶頸”而直接從環(huán)境中獲取DNA；建立并完善元基因組文庫(kù)構(gòu)建、目的基因高效篩選、極端酶基因高效表達(dá)等技術(shù)，以尋找新基因、開(kāi)發(fā)新的生物活性物質(zhì)以及研究群落中微生物的多樣性等，可以加快發(fā)掘微生物遺傳資源，為開(kāi)發(fā)和利用自然界中99%的尚未被利用微生物基因資源提供必不可少的技術(shù)手段和資源。
（3）干細(xì)胞臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用。隨著干細(xì)胞相關(guān)基礎(chǔ)研究的深入，該領(lǐng)域正處于向臨床應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的重要階段。根據(jù)我國(guó)當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展階段、領(lǐng)域特點(diǎn)和態(tài)勢(shì)，加強(qiáng)干細(xì)胞資源庫(kù)、臨床和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的頂層設(shè)計(jì)，合理布局基礎(chǔ)和轉(zhuǎn)化工作。在明晰干細(xì)胞成藥路徑的基礎(chǔ)上，兼顧質(zhì)量體系和產(chǎn)權(quán)保護(hù)，統(tǒng)籌國(guó)內(nèi)發(fā)展和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，推動(dòng)臨床應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。
4.加強(qiáng)微生物相關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)
微生物資源及其應(yīng)用與人類(lèi)健康、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和環(huán)境具有極其密切的關(guān)系。雖然我國(guó)已經(jīng)在重大疾病、專(zhuān)利申請(qǐng)等領(lǐng)域頒布了若干相關(guān)的法律，但對(duì)于資源的有效收集、保藏和開(kāi)放共享仍然缺乏實(shí)用、有力的制度保障。建議針對(duì)發(fā)明專(zhuān)利、生物安全、農(nóng)業(yè)安全、環(huán)境安全等領(lǐng)域，研究出臺(tái)具有一定強(qiáng)制性的微生物資源保藏和共享規(guī)則制度，避免微生物資源的流失和濫用，切實(shí)保障戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。