經(jīng)歷了30多年的高速發(fā)展后，我國正面臨著資源　、能源、環(huán)境等可持續(xù)發(fā)展的巨大壓力，以及經(jīng)濟增長方式轉變的挑戰(zhàn)。

　　“經(jīng)濟轉型發(fā)展離不開創(chuàng)新科技的支撐，發(fā)展工業(yè)生物技術是實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略途徑?！?月25日，在青島舉行的第五屆中國工業(yè)生物技術發(fā)展高峰論壇上，中國科學院副院長、中國科學院院士李家洋說。

　　工業(yè)生物技術的重要性已被各國所知悉，據(jù)經(jīng)合組織（OECD）預計，到2030年大約將有35%的化學品來自工業(yè)生物技術。李家洋說，工業(yè)生物技術必將成為生物技術發(fā)展的中堅力量，以合成生物學、系統(tǒng)生物學為代表的前沿科技，將催生全球工業(yè)生物技術的新革命。

　　在此背景下，我國工業(yè)生物技術領域的科學家、企業(yè)家及政府主管部門積極加強交流與合作，中國工業(yè)生物技術發(fā)展高峰論壇即為該領域重要的交流平臺。

　　中國科學院生命科學與生物技術局局長張知彬說，自2007年以來，中國科學院生命科學與生物技術局聯(lián)合有關部門成功舉辦了四屆中國工業(yè)生物技術發(fā)展高峰論壇，受到各方的積極響應。

　　在此次為期三天的論壇中，共舉辦了工業(yè)生物技術產(chǎn)業(yè)論壇、中—日生物技術高峰論壇等兩個分論壇，以及能源生物技術、合成生物學與仿生技術、資源生物技術、化工生物技術、海洋生物技術、環(huán)境生物技術等6個學術專場報告會。

　　會議吸引了國內外工業(yè)生物技術領域300余名專家、學者、企業(yè)家出席論壇。其中有中國科學院植物研究所研究員、中國科學院院士匡廷云，哈爾濱工業(yè)大學教授、中國工程院院士任南琪，華東理工大學教授、“973”能源微藻項目首席科學家李元廣等科學家。

　　此次論壇激發(fā)了美國波音公司、英荷殼牌集團、法國道達爾集團、荷蘭帝斯曼公司、丹麥諾維信公司、中海油公司、中糧集團、新奧集團等公司參與的熱情。他們?yōu)檫@一新興領域的巨大潛力所吸引，渴望占據(jù)市場的勃勃雄心在他們報告中隨處可聞。

　　在上述多個報告會中，科學家與企業(yè)家就工業(yè)生物技術發(fā)展的技術前沿、機遇與挑戰(zhàn)等多個問題進行充分的研討。

　　李元廣表示，能源微藻項目大約5年能夠實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。不過，也有參會人士認為這一目標“過于樂觀”。

　　新奧集團生物質能研發(fā)中心總經(jīng)理劉敏盛透露，在新奧的能源微藻項目中，微藻含油比可大于40%，提取比則為80%~93%，而轉化為生物柴油的效率可達到95%。

　　“我們現(xiàn)在關注生命科學以及材料科學來推進我們業(yè)務的發(fā)展?！钡鬯孤袊锛夹g中心總監(jiān)Reinhard　Karge說，帝斯曼在中國的業(yè)務發(fā)展得很好，2010年在中國的銷售額達到15億美元。

　　波音中國研發(fā)中心研究合作總監(jiān)尹久盛說，目前在中國還沒有能源微藻聯(lián)盟或協(xié)會，他建議幾家研發(fā)實力強的單位以及上下游相關企業(yè)成立一個聯(lián)盟，對能源微藻的瓶頸問題作研究，并且共享相關的數(shù)據(jù)。

　　2010年，美國波音公司與中科院青島生物能源與過程所簽署了《關于推進藻類可持續(xù)航空生物燃料合作備忘錄》，擬共同開發(fā)藻類航空生物燃料。

　　也不乏有政府及金融界人士“潛水”于論壇中，他們試圖從會議中挖掘出可以投資的項目。國家開發(fā)銀行評審二局處長劉勇在中—日生物技術高峰論壇上介紹了國家開發(fā)銀行對生物產(chǎn)業(yè)的支持情況及未來的計劃。

　　“這個論壇已經(jīng)成為政府、企業(yè)、科研機構、大學、金融機構等部門合作的平臺，在推動我國生物技術創(chuàng)新和生物產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面發(fā)揮了積極的作用?！睆堉蛟诮榻B前四屆論壇所取得的成就時總結說。

　　值得一提的是，早在2008年，中國科學院生命科學與生物技術局倡議成立了中國科學院生物產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟，旨在推動生物技術的轉化，加快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。目前聯(lián)盟企業(yè)已達170余家。

　　李家洋說，在創(chuàng)新聯(lián)盟的框架下，通過政府、產(chǎn)業(yè)界、學界、科研院所、金融等要素的有機結合，將推動科技成果的對接，促進國際技術的轉移，推進國內外深入合作，加快生物技術產(chǎn)業(yè)化進程。

　　論壇舉辦城市青島擁有全國近一半的海洋科技人才和海洋科研機構。青島市委常委、副市長秦敏透露，“十二五”期間，青島將加快推進生物技術、新材料、新能源等12個高新技術產(chǎn)業(yè)項目產(chǎn)業(yè)化基地建設，計劃到“十二五”末，這些項目產(chǎn)值將突破2500億元。

　　中科院青島生物能源與過程所所長王利生表示，未來該所的研發(fā)重點將聚焦在生物能源、生物基材料、生物能源應用技術三大領域。

　　本屆高峰論壇由中國科學院生命科學與生物技術局、國家發(fā)展和改革委員會高技術產(chǎn)業(yè)司、科技部中國生物技術發(fā)展中心、中國生物工程學會聯(lián)合主辦。

　　華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室海洋生化工程研究室主任李元廣：

　　隨著傳統(tǒng)化石能源的日益減少及實現(xiàn)低碳經(jīng)濟的迫切需要，生物質能源的開發(fā)日益受到人們的重視，微藻因其光自養(yǎng)生長過程可形成大量油脂，成為國內外的熱點研究方向。

　　目前，通過培養(yǎng)能源微藻生產(chǎn)生物柴油的技術路線在實驗室雖已打通，但高成本和各種資源的匹配問題（如CO2氣源、水、土地等）一直是制約微藻能源產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。在微藻的眾多種類中，小球藻是唯一可以實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的藻種，利用小球藻開發(fā)生物能源有許多意想不到的優(yōu)勢。

　　第一，光合效率很高，且含油量高、生長周期短、油脂面積產(chǎn)率高，這是其他油料作物無法比擬的；第二，在光自養(yǎng)培養(yǎng)過程中可固定大量CO2，這不僅對于CO2減排這一全球性問題的解決具有重要的價值，而且可使微藻光自養(yǎng)生長所需碳源的成本降低；第三，微藻不與農作物爭地、爭水，可利用灘涂、鹽堿地、荒漠以及海水、鹽堿水和荒漠地區(qū)的地下水等進行大規(guī)模培養(yǎng)。

　　經(jīng)過長期研究，利用在國內外首創(chuàng)的微藻培養(yǎng)領域的一項嶄新的平臺技術——異養(yǎng)—稀釋—光誘導串聯(lián)培養(yǎng)，實現(xiàn)了小球藻的高密度高品質培養(yǎng)，不僅可實現(xiàn)封閉式培養(yǎng)而且可大幅度降低成本，目前已完成中試，正在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，有望徹底取代現(xiàn)有的小球藻大規(guī)模自養(yǎng)培養(yǎng)。

　　此外，通過培養(yǎng)基和培養(yǎng)工藝的優(yōu)化，該藻種也可以高產(chǎn)葉黃素和油脂，用來生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品及生物柴油，以降低微藻能源的成本?；谶@一培養(yǎng)技術的小球藻粉生產(chǎn)新工藝、微藻能源和微藻生物固碳一體化的開發(fā)策略，有望加快微藻能源的產(chǎn)業(yè)化進程。

　　武漢大學藥學院組合生物合成與新藥發(fā)現(xiàn)教育部重點實驗室教授劉天罡：

　　目前，國內外關于生物液體燃料的研究主要集中在生物乙醇和生物柴油上，但它們并不是很理想的生物燃料，我們急需發(fā)展新型的可再生燃料能源。

　　相對于汽油來講，柴油和航空燃料的價格不但直接決定了日常生活中一切商品的成本，而且對于國家安全至關重要。如果我們提供的生物燃料與目前的柴油一樣，我們就不需要投入大量的資金去改造下游的儲存和運輸設備，甚至發(fā)動機設備，其更具市場應用前景。

　　通過遺傳改造大腸桿菌的脂肪酸合成途徑，直接利用可再生原料產(chǎn)生先進的高純度的柴油分子，可以生產(chǎn)先進的生物柴油和重要的化工原料。遺傳改造大腸桿菌整個過程分為兩個步驟：第一步，通過遺傳改造大腸桿菌的脂肪酸合成途徑使大腸桿菌突變株大量生產(chǎn)脂肪酸；第二步，通過引入修飾酶將脂肪酸合成途徑的中間產(chǎn)物轉化為柴油分子。

　　通過遺傳改造大腸桿菌生產(chǎn)先進柴油和重要化工原料具有重大意義：第一，它為全世界生命科學實驗室提供新一代的“簡小、最適”基因組的大腸桿菌系列菌株，獲得最廣泛的國際影響力；第二，在“簡小化”大腸桿菌系統(tǒng)中進行基礎研究，利于發(fā)現(xiàn)生命的規(guī)律，推動生命科學的進步；第三，在“最適”大腸桿菌中進行工業(yè)生產(chǎn)，將提升生物產(chǎn)業(yè)水平。

　　該系統(tǒng)直接為利用合成生物學優(yōu)化和人為定向設計脂肪酸合成途徑提供了量化的指示，也可以幫助我們發(fā)現(xiàn)脂肪酸合成途徑中以前沒有被發(fā)現(xiàn)的抑制和調控機理，幫助我們認識脂肪酸合成酶的工作機理，同時，該系統(tǒng)也適合于其他的代謝途徑。

　　中國科學院大連化學物理研究所研究員趙宗保：

　　我國油脂資源短缺，長期大量的進口油脂，據(jù)農業(yè)部中國農業(yè)信息網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2009年植物油凈進口量近940萬噸，同年凈進口植物油籽4500余萬噸。由于我國耕地資源匱乏，油脂加工相關行業(yè)迅速發(fā)展，油脂資源供給問題是當前及未來相當長時間內生物柴油及相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

　　生物質是太陽能儲存的重要載體，也是自然界唯一可再生有機碳資源。我國生物質資源豐富，農作物秸稈年產(chǎn)量達7億噸，林業(yè)剩余物約為3億多噸。以作物秸稈為代表的生物質主要由纖維素、半纖維素和木質素組成，水解后得到以碳水化合物為主要成分的產(chǎn)物。

　　生物質水解液具有兩個重要特征：乙糖和戊糖共存；存在非糖成分。生物質水解產(chǎn)物的原料特征對選擇生物轉化技術及設計其過程工藝具有重要影響。利用油脂發(fā)酵技術轉化生物質水解液生產(chǎn)微生物油脂的技術路線，研究得到一些可同步利用乙糖和戊糖，以及對生物質水解液中主要副產(chǎn)物具有較好抗逆性的產(chǎn)油菌株。

　　油脂發(fā)酵技術可將碳水化合物轉化為油脂，對高效利用生物質資源、滿足持續(xù)增長的油脂資源需求具有戰(zhàn)略意義。利用微生物的脂肪酸代謝途徑獲取油脂、脂肪酸、長鏈烷烴等產(chǎn)物，也日益受到產(chǎn)業(yè)界和學術界的關注。

　　通過油脂發(fā)酵技術，將生物質資源中的碳水化合物部分轉化為微生物油脂，形成幾乎不額外占用耕地、可持續(xù)生產(chǎn)、適合中小規(guī)模加工過程油脂供應新路線，不僅促進生物柴油產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，還將拉動農林廢棄物生物質材料利用，保護生態(tài)環(huán)境，促進社會經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展。

　　天津大學化工學院生物工程系教授趙學明：

　　合成生物學最早出現(xiàn)于1911年，是一個涉及生物學、工程學、遺傳學、化學及計算機科學的交叉學科。2010年12月，《科學》雜志評出的十大科學突破，合成生物學排名第二，《自然》雜志盤點出2010年12件重大科學事件，合成生物學排名第四?？梢哉f，近年來，合成生物學得到越來越迅速的發(fā)展。

　　2010年，美國總統(tǒng)生物倫理委員會得到共識認為，合成生物學是一個科學學科，其依賴于化學合成的DNA，通過標準化和自動化的過程，創(chuàng)造具有全新的或增強了特征或性能的生物體，以滿足人類的需要。

　　合成生物學研究方法可分為自上而下法和自下而上法，兩種方法可以在某種程度上互相交叉，它們的共同目標就是工程化特定的生物功能，使其具有可預測性及可靠性，將來兩種方法可能會融會貫通到一起。

　　合成生物學的研究在DNA合成、基因線路、合成基因組、基因組工程、合成生物學應用舉例及合成生物學產(chǎn)業(yè)發(fā)展中都取得了新的進展。2011年2月，Amyris公司用工業(yè)合成生物學平臺技術，完成了100噸和200噸規(guī)模發(fā)酵罐生產(chǎn)生物燃料的工業(yè)實驗，結果與小規(guī)模實驗一致，預計2012年投入工業(yè)生產(chǎn)。2011年4月18日，寰宇衛(wèi)生研究所宣布，合成生物學半合成青蒿素項目已經(jīng)成功地進入生產(chǎn)和銷售階段。

　　隨著合成生物學的迅猛發(fā)展，在基礎研究方面，已經(jīng)可在實驗室構建具有可預測特性的遺傳線路和模塊，可以創(chuàng)造能夠協(xié)同存在的新的細胞組合系統(tǒng)，可以構建像JCVI1.0一樣的“合成細胞”。在應用方面，可以構建一些新的高效的微生物菌株等。這些都表明合成生物學作為一個新的多學科交叉領域，在構建生命、理解生命的基礎科學研究中，在發(fā)展能源、醫(yī)藥、農業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)的應用中，都具有巨大的潛力。

　　暨南大學水生生物研究中心教授張成武：

　　微藻是一類系統(tǒng)發(fā)生各異、個體較小、通常為單細胞或群體的，沒有真正根、莖、葉的分化，生殖器官是單細胞的、用單細胞的孢子或合子進行繁殖，能夠高效地進行光合作用、將太陽能轉化為可利用的化學能的水生低等植物。

　　微藻種類和數(shù)量非常龐大，分屬于不同門類。微藻是餌料、飼料、食品、藥品、化妝品、工業(yè)材料和生物燃料生產(chǎn)的重要原料來源，微藻的培養(yǎng)技術、光生物反應器設計技術和微藻下游加工技術在不斷往前推進。

　　從上世紀70年代起，科學家開始考慮利用微藻固定CO2，并生產(chǎn)生物燃料。隨著美國能源部和太陽能研究所“水生生物項目”的啟動，大大激發(fā)了藻類學家和生物化工專家對微藻商業(yè)應用研究的興趣。80年代至90年代，小球藻、螺旋藻、鹽生杜氏藻、雨生紅球藻以及柯氏隱甲藻已經(jīng)進入商業(yè)化生產(chǎn)，相應的產(chǎn)品也已進入市場。與此同時，光生物反應器的設計和微藻下游加工技術的開發(fā)得到了進一步加強。最近，一些新的微藻品種和新的微藻生物活性物質在不斷地被開發(fā)出來。

　　由于人們對于能源和環(huán)境的迫切關注，科學家提出了以高含油微藻制備生物柴油的第3代生物液體燃料技術，微藻生物能源已成為國際生物能源領域研究的前沿和各國尤其是西方發(fā)達國家科技競爭的熱點。

　　今后，工業(yè)微藻生物技術的研究更應加強微藻基礎生物學、細胞生物學、生理生化和分子生物學的研究，加快微藻基因工程研究，著力推進新型微藻光生物反應器設計、微藻下游技術和生物煉制技術。

　　哈爾濱工業(yè)大學城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室教授王愛杰：

　　我國制藥、化工等行業(yè)每年排放含硫含氮有機廢水超過60億噸，此類廢水治理普遍存在著“實用技術缺乏、工藝系統(tǒng)復雜、工程投資巨大、運行成本高昂、達標排放困難”等問題，尤其是處理后常有硫系物二次污染問題發(fā)生，環(huán)境安全隱患亟待解決。

　　立足于廢水高效處理過程同步回收單質硫資源，城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室發(fā)明了碳氮硫污染物同步去除生物技術，該技術通過模塊化工藝單元的優(yōu)化匹配與定向生態(tài)調控，形成了優(yōu)化組合工藝系統(tǒng)，實現(xiàn)了有機物含硫和含氮化合物的高效去除與梯級生物轉化。

　　針對單質硫回收，我們開發(fā)出了自養(yǎng)—異養(yǎng)微生物聯(lián)合作用反硫化脫硫新工藝和微氧強化型反硝化硫工藝，發(fā)明了高效復合型脫硫脫氧一體化設備，硫化物負荷可達6.0kg/m3·d，單質硫生物轉化率大于90%，達到國內外最好的生物脫硫水平。

　　針對提高單質硫生物轉化效率，獲得了很多重要的發(fā)現(xiàn)，第一，發(fā)現(xiàn)并獲得了嗜乙酸型細菌，可以在低碳硫比條件下解除乙酸抑制。利用這類細菌并開發(fā)出完全氧化型硫酸鹽還原工藝，在碳源受限制的條件下仍然能提高脫硫能力30%以上。第二，發(fā)現(xiàn)了微氧條件能促進單質硫生成的規(guī)律，從而開發(fā)出限氧反硝化脫硫工藝，使脫硫速度加快30%以上。第三，發(fā)現(xiàn)了異養(yǎng)細菌在硫脅迫下可以進行自養(yǎng)脫硫，并獲得了能進行非常規(guī)脫硫方式的假單胞菌，為建立新的生物脫硫脫氧機制提供了依據(jù)。