中大海洋生物技术工程中心

　　简介

　　工程中心已建成特优经济鱼类苗种和海马苗种等多个海水养殖示范，重点建设六个技术平台:高活性海水鱼类促生长剂生产技术工程化平台、水产疾病基因诊断技术工程化平台、水产疾病中草药及添加剂生化提取技术工程平台、鱼虾微颗粒饲料技术工程化验证平台、药源海洋生物活性物质生化提取技术工程化平台和海洋药用功能基因的获取及其功能蛋白技术工程化平台;为加强工程技术的上游研究，成套工程技术的源头研究，还将建设三个重点研究室:

　　海洋经济动物繁殖、营养和病害控制研究室、南海海洋生物功能基因组研究室和南海海洋天然药物研究室。目前该工程中心已被列为广东省十大重点建设工程高技术工程之一。

　　经过两年多的建设，目前在广州已经建设了海洋天然药物研究室、海洋生物功能基因组研究室、营养病害研究室3个研究室，海洋功能基因和功能蛋白技术平台、药源海洋生物活性物质深化提取技术平台、水产疾病基因诊断技术工作平台等等。

　　在海洋药物和生物制品研究方面，获得了多个具有自主知识产权的功能新基因，进行海洋基因工程新药海葵强心肽的开发、海蛇神经毒素新药的开发等，这些创新药物目前正在进行临床前的研究，其中海葵强心肽已经完成了临床前药学、药效的实验，研究结果理想，可望开发出新一代的一类基因工程药物。耐高温植酸酶前期研究已经完成，正向产业化生产迈进。目前，我单位已经申报了海马活性素胶囊(功能食品)、参香养胃丸胶囊、红花牡丹膏、纳米珍珠粉、纳米珍珠美白面膜等，同时还合作申报了胸腺五肽注射用原料药和多肽制剂。此外，基因工程重组表达的EK酶，3C酶也已投入市场。从深海鱼脑中提取活脑成分的功能食品正在开发中，三个多肽原料药也正在开发申报中。

　　在特种海水养殖饲料方面，我们结合营养学的研究并进行工艺的创新，采用超微粉碎、生物酶解、喷雾干燥等方法，按照特殊的配方配制得到多种微颗粒配合饲料开发了微颗粒饲料，可望替代进口。 在水产病害领域，我们利用功能基因组研究技术，建立基因文库和cDNA文库，通过大规模测序和基因的功能筛选，寻找与病害发生、及致病相关的基因，采用聚合酶链反应(PCR)技术、反-聚合酶链反应(RT-PCR)技术等，对淡水和海水水生动物疾病病原(主要为病毒)的性DNA、RNA核酸片段进行定性检测，实现对水产养殖动物病原的准确灵敏检测及疫病的早期快速诊断，将上述技术向高度性、高度准确性以及试验电脑化、反应微量化、方法标准化、试剂商品化的方向发展，试生产出实用性强的快速诊断试剂盒，包括TSV桃拉病毒基因诊断试剂盒、VNNV病毒性神经坏死病毒基因诊断试剂盒、ISKNV传染性脾肾坏死病毒基因诊断试剂盒、WSSV白斑综合症病毒基因诊断试剂盒、TFV蛙病毒基因诊断试剂盒。经养殖户使用，反应良好，目前正筹备大规模的产业化生产，产品的市场化将可为养殖户有效地解决病害防治的问题。同时我们还开发出可以替代抗生素、化学合成药饲料添加剂的中草药饲料添加剂--病毒康，这种产品不易产生耐药性、无毒副残留，同时具有抗病毒、抗细菌、抗寄生虫、抗应激、增强免疫、增加维生素等作用。

　　在湛江完成建设了石斑鱼养殖示范，可实现每年人工出产石斑鱼苗100万尾，将能有效解决农户的就业问题和推动养殖业的发展。在陆丰完成建设了大海马健康养殖，

　　并已开展大规模健康养殖模式的试验，已经有效扩大海马产量，带动下游深加工企业的发展，利用海马加工的酒类和生物制品已经开始走进市场。

　　在广东湛江和海南凌水，与深海网箱技术结合，大规模在外海推广海水生态健康养殖技术，大力向农户推广新型养殖模式。利用该技术，目前已经开始大规模养殖军曹鱼、金鲳等名贵品种，取得了良好的进展。

　　 重点研发 克拉维酸

　　克拉维酸(clavulanic acid)，也称棒酸，是由棒状链霉菌(Streptomyces clavuligerus)产生的一种β-内酰胺酶剂，其结构主要由β-内酰胺环(C3结构)和唑烷环(C5结构)构成。它可与β-内酰胺酶的丝氨酸活性位点不可逆结合，从而β-内酰胺类抗生素的活性。在医药生产中，棒酸和青霉素、头孢等β-内酰胺类抗生素复配使用，可解除这些抗生素的抗药性。我国所使用的棒酸主要依靠进口。国内的生产菌种产量较低，发酵及其分离纯化工艺较落后而造成生产成本较高，无法与国外产品相竞争。

　　本项目主要是采用生物学的方法，选择菌株Streptomyces clavuligerus 27074为研究出发菌株，利用两种手段的结合，通过生物学技术对菌株的基因组进行。采用同源重组的方法将克拉维酸的竞争途径中起关键作用的lat基因和CVM1基因中断掉，使更多的中间产物流向克拉维酸的途径，从而使克拉维酸的产量得到提高。另外，改变其正调控因子(CcaR、ClaR)、限速酶(Cas2)的拷贝数，使克拉维酸在菌株内大量积累。并对中试发酵条件进行优化，以期尽快生产出具有自主知识产权的可以用于工业化生产的高产菌株。这样可以满足国内日益增长的克拉维酸原料的需求，改变大部分原料依赖进口的现状，具有重要的科学价值和实际应用价值。

　　 耐高温植酸酶

　　植酸酶是20世纪90年代酶制剂工业对饲料业、养殖业乃至人类社会的一大贡献。植酸，很早就被认为是饲料中的一种抗营养因子。多年来，动物营养学家一直在致力于寻找经济有效的途径来解决这种抗营养因子的影响，提高单胃动物对饲料中磷的利用，降低无机磷添加成本和单胃动物排泄对的影响。目前，在植酸的开发和应用上已取得了突破性进展，为植物中磷的利用开辟了新途径，其潜在的营养价值和对动物生产性能的改善，以及减轻高磷粪便对的污染等方面的重要性已成为了不争的事实。

　　据报道国内已有二家单位开发出产植酸酶基因工程菌，但目前在市场还未见其他基因工程菌生产的植酸酶产品。现在全国2500IU/mL的植酸酶年消耗量约为8000吨，并以每年20%的速率快速递增，2010年市场预计为30亿人民币以上。由于国内生产植酸酶成本远低于国外同类产品，入世后国内该类产品的国际竞争力显而易见。就植酸酶的市场发展前景来看，耐高温植酸酶和中性植酸酶是未来植酸酶发展的趋势。其中中性植酸酶是用作水产养殖的饲料添加剂，适合应用于大多数消化道pH为中性的经济鱼类。目前市面上生产中性植酸酶的厂家很少，主要是因为近几年的研究开发主要集中在酸性植酸酶方面，对水产养殖方面的应用研究还不够深入，所以水产饲料添加植酸酶的市场还不大。但是随着中性植酸酶应用研究的不断深入，植酸酶在水产饲料方面的市场必会日渐扩大。另一方面，国内绝大多数的产品都不是耐高温型植酸酶，只是通过包被喷涂等技术来提高酶的耐温性质。这种工艺处理过的酶除了在高温质粒过程中还会有一定的损失外，在动物的消化道内，包被过的酶不容易出来，实际酶活与产品所标注的酶活相差较大。耐高温植酸酶一般在90度处理三分钟的情况下，还可以保留85%以上的活性，非常适用于直接高温造粒，不需要进行包被等处理。

　　我实验室拥有自主开发的耐高温植酸酶菌株，实验室小试结果显示其表达稳定，耐热性能良好，正在进行中试实验。正寻找有实力的大型企业共同开发，尽快实现产业化把产品推向市场。

　　 蝇蛆蛋白项目

　　生态农业是我国农业可持续发展的重要生产模式,是实现我国农业由传统农业向现代农业的重要途径. 生态农业根据农作物和畜牧业的生态生产规律,一方面能够合理和有效地利用生物资源,具有投资少、收入大和获得尽可能大的持久效益;另一方面能够将畜禽废弃物进行再生循环利用,和改善人类,提供人类舒适的空间. 利用蝇蛆对猪粪的能量和物质进行再生循环,具有增加生产产品、提高生产利润、净化生产等一系列经济效益、社会效益和生态效益。

　　通过蝇蛆处理猪粪,可解决畜牧业粪便对造成的严重污染问题,并避免粪便在自然熟化过程中养分流失造成的水体富营养化. 家蝇幼虫生态处理猪粪的现场研究发现, 被蝇蛆生态处理过的猪粪, 粪臭气明显减少, 清除蝇蛆后再来孳生的家蝇明显减少，有效改善周围。另外，利用猪粪培养蝇蛆蛋白后生产出的生物肥不仅高肥效,可作为花卉产业和绿色农业的无公害生物肥,能够改良土壤,避免由于长期过量使用化肥造成的地力衰退;而且蝇蛆生物肥具有抗虫害的潜力,能够病虫害,减少农药的使用,促进农业的可持续发展,在农业生产上具有广泛的推广前景。

　　蝇蛆生产的主要流程为:种蝇饲养-蝇卵生产-蛆粪混合-蝇蛆培育-蛆粪分离-烘干、成品加工等几个步骤。整个流程大约20天可以完成。如果在养猪、鸡场等旁边建立立体蝇蛆养殖房，可xxx节省空间。每60m2 的蝇房根据流水作业，连续饲养，在有足够的粪料供应情况下每天可产100多公斤鲜蝇蛆。鲜蝇蛆经过蛆粪分离，洗净后直接可以加工成为蝇蛆蛋白粉。

　　经筛选培育出具有繁殖能力强、能抗病的优势种蝇,采用最适培养温度和自配饲料进行饲养,蝇卵经过0.5-1天即孵化成幼蛆, 幼虫经过3-4天就可以发育为成熟的蝇蛆，由卵孵出的幼蛆到成品蛆，幼体质量可增加200倍以上。通过蛆粪分离可获得成熟的蝇蛆，整个蝇蛆生产周期只需要4-5天时间。

　　利用家蝇对畜禽粪便进行生态学处理,可产出优质生物肥和蝇蛆动物蛋白两种产品.每kg 猪粪可生产150 g 鲜蛆.猪粪培养蝇蛆后的培养残渣可作为生物肥. 生物肥产量与培养前新鲜猪粪的比值是0.2,即每kg 鲜猪粪可生产200 g 生物肥(干燥产品)。蝇蛆处理猪粪后所获得的生物肥,其肥效明显优于自然熟化的猪粪。每吨价格30元的猪粪通过蝇蛆养殖可以xxx增加其附加值，可生产出价值过千元的蝇蛆蛋白粉(8元/kg蝇蛆)。

　　由于蝇蛆壳具有较多的水不溶性的几丁质，作为饲料难以消化，把蝇蛆壳废物利用，进行深加工生产壳聚糖。每吨鲜蝇蛆可分离出蝇蛆壳70公斤，蝇蛆壳经过洗涤浸泡，强碱加热脱乙酰化等工序处理后可获得可溶性低聚壳聚糖和壳寡糖。

　　本项目利用蝇蛆对猪粪的能量和物质进行再生循环,具有增加生产产品、提高生产利润、净化生产等一系列经济效益、社会效益和生态效益,能够减少污染以及促进农业的可持续发展,具有农业生态工程的显著特点。

　　 所获专利

　　该团队几年来共承担了国家杰出青年科学基金,国家自然科学基金重点项目 (2项), 国家863项目(共8项),教育部重大项目,广东省十五重大专项(功能基因专项)和广州市重大项目等科研项目共40多项,累积科研经费进帐超过2000万元。这些支持使到我们有能力建立起能够与国际接轨的功能基因研究平台,为下一步继续开展国际前沿领域的竞争打下了良好的基础。

　　1. 中国人HLA二级基因的多样性与常见病的致病机制， 国家杰出青年基金

　　2. 生物信息学与人工生命若干问题研究，国家自然科基金重点项目

　　3. 药用海洋生物功能基因组的研究与开发， 广东省科技厅十五重大专项

　　4. 利用SGI高性能计算机从事生物信息研究和开发，广州市重大科技项目

　　5. 中国文昌鱼基因组计划启动项目，教育部科技研究重大项目

　　6. 南海海洋生物重要功能基因的研究与开发，广东省自然科学基金团队项目

　　7. 海洋生物功能基因研究的平台技术，十五海洋863项目

　　8. 内源基因修饰育种新技术的研究， 十五海洋863项目

　　9. 肝病防治研究-肝细胞性载体的构建，广州市科委重点科研项目

　　10. 新的造血干细胞复制因子的克隆及功能研究，广东省科委重点攻关项目

　　11. 肽类心血管药物的基因工程研究，广东省科委重点攻关项目

　　12. 基质细胞的cDNA文库的建立，上海国家南方人类基因组研究中心

　　13. 肝性载体的构建及其在基因治疗和疫苗中的应用，广东省科委重点攻关项目

　　14. 重组人白介素10(小试及实验室研究)，广州市科委重点科研项目

　　已申请国家发明专利34项，申请国际发明专利(PCT)5项，其中已授权的国家发明专利7项。

　　序号 专利名称 授权号 授权公告日

　　1. 一种平颏海蛇磷脂酶A2以及编码它的基因 ZL 00 1 24830.8 2003.09.24

　　2. 一种海葵细胞毒素基因、其编码的蛋白及应用 ZL 02 1 34651.8 2004.08.18

　　3. 海葵荧光蛋白新基因及其克隆、表达与应用 ZL 02 1 34652.6 2005.01.12

　　4. 一种高效原核表达载体 ZL 00 1 24832.4 2005.02.16

　　5. 一种水母半胱氨酸蛋白酶剂基因及其表达与应用 ZL 03 1 26567.7 2005.03.23

　　6. 一种平颏海蛇长链神经毒素基因及其表达、应用 ZL 02 1 14746.9 2005.05.18

　　7. 平颏海蛇短链神经毒素以及编码该毒素的基因 ZL 00 1 24831.6 2005.07.13