农用特色微生物药物关键技术及其产业化.doc

绿色农业中农业生物药物产业化关键技术研究与应用一、概述绿色农业是有利于环境保护,有利于农产品数量与质量安全的现代农业发展形态与模式。其目标是保护生态安全，保护人类生存环境，实现生物资源的整体利用，提高农业生产综合利用的水平和经济效益。在传统农业中需要施用大量的化肥和农药来保障植物的高产、稳产，大量使用的兽药及饲料抗生素添加剂来保障动物养殖的效益，而产品化的过程中使用大量化学防腐剂以保障产品的品质。绿色农业生产同样包括植物种植和动物养殖以及动植物产品化，化学农药、肥料、兽药以及防腐剂等化学品已成为阻障绿色农业发展的主要因素，而农业生物药物(农用微生物制剂)是解决这些影响绿色农业发展因素的最佳途径。以微生物农药和肥料替代或降低化学农药和肥料的使用，以生物兽药和益生菌来解决兽药和抗生素泛滥问题，及以生物保鲜加工技术减少产品化过程的污染是保障绿色农业发展最有效而经济的方法。绿色农业是解决现代生活中突出的食品安全、生态安全等社会问题的重要途径。本项目以农业生物药物这一绿色农业的最佳保障措施为研究对象开展绿色农业的微生物保障技术研究，首先以功能特性为依据进行微生物资源的收集，重点开展特色功能微生物的收集、鉴定、评价和快速筛选关键技术研究，建立资源库和资源信息在线共享平台，为农业微生物制剂的开发提供强大的物质基础；其次采用常规诱变、细胞融合技术和基因改造技术等方法，创新微生物种质材料，提高微生物种质的效能，研创具有自主知识产权的高效价的微生物种资；最后以高效微生物种质资源为基础，自主研究个性化的微生物发酵生产工艺技术，建立相应微生物产品标准化生产关键技术体系，创制一批具有原创性知识产权的农业生物药物新产品（包括多价微生物农药、微生物肥药和食品安全保护的微生物制剂等），服务于生态农业和可持续农业，为我省出口型农业产业升级提供科技支撑，促进我省生态文明和社会主义新农村建设。农业生物药物从微生物制剂演化而来，主要包括微生物农药、微生物肥料、生物兽药和饲料、微生物降污剂、其他微生物制剂（生物保鲜、生物除臭、生物激素等）5大类，现在成为国家863研究的重要领域之一。通过农业生物药物（农业微生物制剂）的相关技术研究，开发一批环保型农药、肥药、动物益生菌和食品安全保护剂。以降低化肥、农药和抗生素的污染，提高农产品产量和品质，发展新材料技术和农业污染的生态治理技术，增强废料、废渣的综合利用，减少污染，增加农民收入，促进农业可持续发展为目标。培育壮大一批农业生物药物（农业微生物制剂）产业的农业科技企业和产业示范基地，提高产业整体技术水平，培育新的经济增长点，预期取得一批重大科技成果，带动30家规模化产业的发展，为普通百姓的健康生活提供技术和产品保障，增创社会经济效益100亿元以上。力争使我省农业生物药物（农业微生物制剂）产业技术研究和产业发展在整体上进入国内领先水平，部分研究方向处于国际领先地位，促进我省农业整体向绿色农业和生态农业的方向发展。二、立项必要性1. 农业生产过程对环境和农产品造成了严重的污染已对食品安全和人体健康构成威胁我国用世界7%的耕地养活了世界22%的人口，资源和环境的压力远高于其他国家。进入21世纪，面对巨大的人口、资源和环境压力，我国农业集约化水平也在不断提高，化肥、农药等的施用成为提高土地产出水平的重要途径。中国现在是世界上最大的化肥使用国。中国化肥的平均施用量是发达国家化肥安全施用上限的2倍，氮肥的使用量占全世界的近30%，而化肥平均利用率仅为30%左右，每年因不合理施肥使得超过1000多万吨的氮流失。中国还是世界上最大的农药使用国，全国每年农药使用量达30多万吨(原药量)，集约化农区施用水平，每公顷低则300 kg，高则达450 kg剂量水平，除3040被作物吸收外，大部分多余的药液进入了水体和土壤及农产品中，造成了严重污染。农用塑料薄膜的使用量也在逐年增加。在受到农业污染影响的地区，出现了农作物减产，农产品有毒物质残留增加，质量下降，口感降低，一些地方的传统农作物甚至无法继续生产。由于抗生素具有高效、广谱抗菌等功效，被广泛用于各种畜禽及水产动物的养殖中，使用量非常大，据2006年的一份调查表明，我国每年生产的700吨抗生素类药品“喹诺酮”就有一半用于养殖业。从饲料加工到人类动物性食品生产及储运的整个链条，为了追求最大利益，不规范使用抗生素的现象十分常见。在饲料生产环节，为了突出产品功效，谋取更多利润，有些厂家任意使用国家禁用的抗生素及药物，造成药物在肉类产品中的残留；在养殖环节，由于我国养殖水平及人员素质偏低，片面追求养殖效益，在饲料中滥用抗生素及类似药物的现象更为突出，抗生素造成的环境污染问题，尤其是其在畜禽产品的残留污染已经危害到人类的健康。化肥、农药、兽药等的过度使用形成的农业污染已经给水环境、土壤环境等带来破坏性影响，对食品安全和人体健康构成威胁，成为影响农产品出口的最主要因素。2010年上半年各项监测指标显示，我国地表水总体为中度污染。、类占26.4，劣类占24.3。2005年4月，农业部组织有关质检机构对我国37城市蔬菜中农药残留、20城市畜产品中“瘦肉精”污染及磺胺类药物残留、5城市水产品中氯霉素污染情况进行了监测。监测结果发现，52种蔬菜3845个样品中农药残留超标样品318个，超标率为8.3%，其中以豆类蔬菜农药残留超标率最高。据统计国内农业企业有90%受到国际绿色壁垒的影响，农产品出口每年损失超百亿美元。近年来国内发生的毒米、毒油、瘦肉精、毒豇豆、毒韭菜等事件，使得全食品安全形势不容乐观，农业生产的污染控制已成为时代的呼唤。2. 农业生物药物是保护农业生态环境、保障食品安全的首选措施农产品中的有毒物质如农药残留屡禁不止，已严重危及广大人民群众的健康生活。在利益的驱使下，没有解决污染源的问题，是解决不了有毒物质残留问题的。如种植户要生产出农产品必须要保护作物不受害，要有经济效益，没有一种可让种植户获得合理效益的病虫害安全控制措施，化学农药污染就将长期存在。农业生物药物从微生物制剂演化而来，主要包括生物农药、生物肥料、生物兽药和饲料、微生物降污剂、其他微生物制剂（生物保鲜、生物除臭、生物激素等）5大类，现已成为国家863研究的重要领域之一。与化学药物相比，生物药物具有以下优点：（1）农业生物药物具有更低的哺乳动物毒性。（2）仅对靶标害虫有效，不会对有机体如鸟类和非靶标昆虫以及哺乳动物造成危害影响。（3）与环境相容性好，可以避免环境污染。农业生物药物中的微生物农药、微生物肥料和替代饲料添加抗生素的微生物制剂是目前针对性解决化学农药、肥料和抗生素污染，又保障农产品高产优质的关键措施，因此农业生物药物（农业微生物制剂）研发是食品安全、人体健康、环境保护的需要，他从源头开始控制食品污染的发生，又可有效地保障农产品的高产稳产，是保护农业生态环境、保障食品安全的首选措施。3. 农业生物药物是发展无公害食品，增强农产品出口创汇能力发展农产品国际贸易的需求随着社会的进步和科技的发展，人们已意识到农业生产过程中施用化学农药和化学肥料造成的危害及其严重程度。我国政府已将食品安全和农副产品的无公害化生产加工技术列入重要的议事日程，制定了一系列加强食品安全、保障人体健康、实施环境保护政策和措施。加入WTO后，农产品国际贸易的市场壁垒（关税壁垒）已经打破，农产品质量实际上反映了各国科学技术的实力，WTO成员国都在提高农产品检测的质量标准，在公平竞争原则下，设置国际贸易的门槛。无公害技术已成为世界农产品贸易的关键，加强无公害化农业的实施，降低农产品的农药残留量，提高农产品质量，是农产品参与国际竞争的基础。目前世界许多国家已宣布，没有绿色产品或绿色环境标志商品的出口在数量上和价格上受到限制，这就是当前国际市场新兴的“绿色壁垒”。农业生物药物不仅可以有效地保障农产品的高产稳产，且具有安全无污染、无残留的优点，可为我国绿色农产品保驾护航，冲破“绿色壁垒”，使之在竞争激烈的国际市场占有一席之地。4. 农业生物药物研究有利于实现产业升级，减少浪费，增加农民收入，促进农村经济发展农业生物药物是替代传统农业生产体系中的化学药物或化学制剂的新一代产品。发展农业生物药物是实现农业高产、优质、高效、安全的主要物质基础，是保障食物安全、生态安全和社会稳定的重要物质基础，是防控新发、复发重大动植物疫病的有效手段和长效机制，是农业生态环境和人口健康的重要技术保障，是传统农业改造和现代农业发展的重要技术支撑。农业生物药物技术在农业生产中推广应用，将直接促进我国传统农业生产技术体系实现跨越式技术升级，从过分依赖化学肥料、化学农药、兽药和饲料添加剂的模式向安全性更高的生物药物模式转变，提高农产品产量、质量和市场竞争力，增加农产品的附加值，从而增加农民的收入。另外，我国每年因不合理施肥直接经济损失约300亿元，农药浪费造成的损失达到150亿元以上，通过微生物技术可减少目前生产中不合理应用化肥、农药损失，进一步增加农民的收入，保护农业生态环境，促进农业和农村经济的全面协调、可持续发展。5. 农业生物药物研究有利于提高我省微生物产业科技创新能力，提升我省微生物产品化水平及其市场竞争力通过创新的方法，集中人力、物力和财力，把微生物的相关技术工程平台建立和完善起来。促进科技体制的创新，加大微生物产品技术的研究开发力度，开发拥有自主知识产权的高新技术及其产品，进一步扩大和增强已有的优势，提高微生物农药、肥料与饲料技术研究和开发水平。研究可加快微生物相关技术的研究开发和产业化步伐，促进我省微生物生物产业的发展和壮大，提升我省微生物产品在国内外的市场地位。三、国内外同类研究的现状和发展趋势全球生物技术的迅速发展，带动了农业生物药物（农业微生物制剂）的快速发展，使其成为生物技术领域中近期经济效益明显的研究方向，受到了人们的高度重视，许多发达国家政府和跨国公司投入了大量的人力、物力和财力，并广泛地开展各种形式的国际协作。目前在微生物农药和生物肥料方面国内外有较为深入的研究。农业生物药物（农业微生物制剂）相对于化学药物比例仍较低，而我国相应产品的比例更低，与发达国家存在较大差距。采用基因工程改造微生物、品种与剂型的多样化、高效化是这方面的发展趋势。在饲料添加剂方面，人们研究开发出了饲用酶制剂、饲用微生物制剂、酸化剂、抗菌肽、寡聚糖、大蒜素、中草药以及有机金属微量元素等抗生素替代品，这些绿色饲料添加剂受到了人们的青睐，他们将逐渐替代抗生素成为占主导的饲料添加剂。在食品安全保护剂方面，为了适应人们崇尚自然、健康的生活方式，开发应用高效安全的食品保鲜剂已成为当今世界食品保鲜剂重要的研究领域。生物保鲜剂的研究已引起各国科学家的高度重视，各国开发的大量天然保鲜剂产品，受到人们的普遍欢迎。 四、研究开发的内容和预期达到的目标农业生物药物研究的范畴和目标为：（1）农业生物药物生物资源的基础研究。采用基因组学、蛋白组学和代谢组学等技术和方法，研究农业生物药物的原生物生长规律、作用机理、基因调控、代谢规律和靶标对象，建立具有自主知识产权的技术基础；（2）农业生物药物的工程技术研究。引入基因工程细胞工程酶与发酵工程组织工程蛋白质工程抗体工程克隆技术转基因技术纳米生物技术高通量筛选技术和生物毒素藕合技术等，注重建立工艺研究平台；（3）农业生物药物产品开发。农业生物药物方面包括生物杀虫剂、生物杀菌剂、生物杀线虫剂、生物除草剂和生物激素等；生物肥料方面包括固氮接种剂、解磷钾生物肥料和农业废弃物分解菌等；生物兽药和饲料包括益生素酶制剂和生物营养制剂等；微生物降污剂包括微生态制剂、农药残留微生物降解剂、养殖环境除臭剂和养殖水体净化剂等根据当前国际同内的发展实际情况，本专项拟具体开展以下研究:1.农业生物药物菌种/基因资源库及基础微生物学研究1.1研究内容(1)农业生物药物（农业微生物制剂）菌种/基因资源库:采集全国各种生态类型生境微生物（包括部分国家），包括芽孢杆菌、链霉菌、真菌、固氮微生物、降污微生物、益生微生物等的收集、保存、鉴定、功能微生物的筛选、功能基因研究、活性物资分析等，特别注意收集一些特殊生态位中的资源，如植物内生微生物、污染源中的微生物及极端微生物，建立农业生物药物微生物资源库；(2) 功能微生物菌株的生物学特性研究：包括高通量筛选技术，培养基筛选优化，培养条件优化，抑菌物质分析，gfp标记技术，生物测定技术，抑菌机理的研究等。(3) 微生物功能基因组学研究：通过超量表达法、基因敲除法和实时定量PCR等研究微生物功能相关基因的表达与功能，建立功能基因组学研究的技术平台。(4) 植物重大疫病的种群分化与早期诊断试剂盒的研究与应用：建立枯萎病、青枯病、稻瘟病和晚疫病等重大流行性病害病原菌库和基因信息库。通过病害发生流行和病原种下分化研究，研发枯萎病、青枯病、稻瘟病和晚疫病等重大流行性病害早期诊断试剂盒，指导病害无公害防控方案的制定。(5) 功能微生物安全性的研究：建立目标微生物对动物和环境的安全性评价技术体系，并通过毒素的分离纯化、生物测定、毒素作用机理、毒素基因超量表达和基因沉默等技术评价微生物潜在的安全性问题。(6) 微生物制剂生产工艺研究平台：通过微生物制剂培养基配方筛选、发酵条件自动监控、后处理工艺技术研究及生产过程标准操作规程和产品质量标准的制定，建立微生物制剂生产工艺研究平台。(7)资源及技术信息的在线共享平台：建立相关资源生物学特性及研究技术的信息数据库，并通过网络发布相关信息以供其他研究人员共享。1.2研究目标研究收集5000分以上的土壤样品，建立的微生物资源库菌株量达3000株以上，建立各种研究技术体系6个，为农业生物药物的研究与产品开发提供强大的物质和技术基础。2 多价生物农药创制关键技术及其产业化2.1研究内容2.1.1微生物杀虫剂的研究与利用针对目前生物农药活性普相对较窄、效价低等问题，开展高效广谱杀虫菌株制剂、复合微生物杀虫剂、藕合蛋白制剂等研究。(1) 新型细菌杀虫剂的研究：含有多种杀虫蛋白基因的苏云金芽孢杆菌（Bt）菌株、球形芽孢杆菌菌株的筛选，杀虫新基因克隆克与改造，增效蛋白的分离、纯化、酶学性质以及效应物对酶活性的影响，生物农药的抗性机理等，研制高效多价生物杀虫剂。(2) 生物藕合技术与蛋白农药的研究: 研究生物杀虫毒素的生物藕合技术，开辟生物农药增效新途径。基本方法：将杀虫毒素进行酶切改造，形成带末端氨基的原毒素，将阿维菌素上的羟基进行激活、衍生化，形成带羧基的杀虫毒素衍生物，最后利用氨基-羧基偶联剂，如EDC，进行藕合（conjugation），实现生物毒素的结构改造和生化结合，研制多价蛋白农药。(3) 新型真菌杀虫剂研究: 扩大现有轮枝菌、座壳孢菌等资源库，揭示其属内种间亲缘关系、系统进化，澄清其致病机理，筛选高毒菌株，研究菌株生物学、发酵工艺及粗毒素的杀虫谱。重点研究粗毒素活性组分的性质、相关基因鉴别、毒素的发酵工艺、毒素大量提取与纯化工艺。2.1.2 微生物杀菌剂的研究与利用(1) 农作物枯萎病、青枯病等生物杀菌剂的研究与应用: 以枯萎病、青枯病为主要对象，同时兼顾病疽、叶斑等病害的防控，多种途径和方法筛选拮抗微生物，研究生防菌微生物学特性，定殖方法，抑菌机理，生产工艺，使用方法，开发植物病害生防制剂。 (2) 植物内生菌免疫抗病接种剂的研究: 以茄科和香蕉青枯病、瓜类和香蕉枯萎病为主要防治对象，筛选具有诱导抗病作用植物内生生防菌和病源菌的无致病力菌株，研究免疫抗病机理、生产工艺、使用方法、免疫抗病效果。此外将植物内生细菌作为外源基因载体表达多种杀虫或防病基因，开发多价微生物制剂。(3) 植物线虫生防菌剂的研究与应用：筛选防治植物线虫的生防菌，研究微生物学，抑制作用与机理，生产工艺，生物测定，应用技术等。2.2研究目标开发农作物枯萎病生物杀菌剂产品1个，农作物青枯病生物杀菌剂产品1个，生物杀线剂产品1个，新型苏云金芽孢杆菌（Bt）产品2个，耦合型生物杀虫剂1个，杀虫晶体蛋白农药2个，新型真菌杀虫剂产品1个。3 生物肥药研制关键技术及其产业化3.1研究内容(1) 有机固体废弃物微生物腐熟剂的研制与应用:利用多种微生物（包括部分病原物拮抗细菌）对有机固体废弃物进行腐熟，快速降解有机物料，缩短腐熟时间，提高产品品质。优化高效腐植酸产生菌的发酵工艺条件，提高菌种的产酸率，提高了我国生物腐植酸产品的生产能力与质量水平。(2) 高效微生物肥药剂的研制与应用:筛选对香蕉枯萎病菌等病菌具有较强抑制作用和促生作用的菌株，开发高效微生物肥药剂和生态微肥，改善土壤微生态和土壤质量健康。(3) 高效复合多功能微生物肥料产品研究与应用:应用根瘤菌、固氮菌、解磷钾菌和植物病害生防微生物（淡紫拟青霉、凝结芽孢杆菌等）研发高效复合多功能微生物菌剂，生产高效复合多功能微生物肥料产品，通过其所含微生物的生命活动，改善植物营养状况，拮抗某些病原微生物，活化被土壤固定的磷、钾等矿物营养，为农产品安全提供绿色、有机论证的生产资料。3.2研究目标有机固体废弃物发酵后腐植酸（FA）含量达24%，开发微生物发酵有机微肥产品2个，复合多功能微生物肥料产品1个。4 抗生素替代的益生素关键技术及其产业化4.1研究内容(1) 多功能产酶微生物制剂的研究与应用：筛选可产生多种酶（蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、植酸酶、葡聚糖酶、果胶酶等）的微生物。开发出微生物制剂用于饲料生产以降解饲料中的多糖和生物大分子物质提高饲料的利用率。(2) 饲用微生物制剂研究与应用：利用动物肠道益生菌(嗜酸乳杆菌、双歧乳杆菌和粪链球菌、地衣杆菌、枯草杆菌、蜡样芽孢杆菌)开发饲用微生物制剂，通过益生素（活体微生物或抑菌蛋白）抑制肠道有害菌群生长，加快有益菌群的增殖，中和肠内毒素，达到提高畜禽生产性能的目的。4.1研究目标通过大范围的动物肠道益生菌的筛选，获得动物益生菌资源开发出相关产品和技术。开发益生菌产品“畜大壮”、“禽大壮”、“鱼大壮”、“秾窠零排放2号”等微生物饲料添加剂等产品3个。 5 食品生物安全保护剂的研创及其产业化5.1研究内容(1)果蔬保鲜剂的研究：根据采后水果、蔬菜等农产品主要生理变化和病理变化的特性，研究其不耐储存、易腐烂的机理。开展微生物资源研究，筛选出合适的微生物，提取出可以抑制采后水果、蔬菜等农产品生理和病理变化的活性物质，开发出能够减缓农产品腐烂、变质的无公害生化制品，在低成本下达到进行农产品保鲜的功效，开发具有实用价值的微生物保鲜技术。(2)农产品农药降解剂研究：筛选获得能高效利用农药，并以其作为生长基质，可在较低浓度下降解残留农药至农残检测限以下的菌株，提取并分离纯化出具降解活性的有效生化物质，包括酶、多肽物质等，进行生产工艺的条件优化，开发出具有实用价值的微生物降污制品用于农产品污染的生物洗脱。5.1研究目标研究获得具有开发价值的水果蔬菜保鲜菌株3株、农药降解微生物2株，开发果蔬保鲜剂或农药降解剂1个。五、关键技术和创新点1 关键技术: (1) 基因克隆、快速检测与功能研究技术; (2) 微生物高通量分离、鉴定及特殊功能研究技术; (3) 微生物营养需求与功能关系及培养基优化技术; (4) 生物藕合技术; (5) 微生物群落动态研究生物标记检测技术; (6) 微生物规模发酵控制技术; (7) 产品浓缩膜分离技术; (8) 产品制剂微胶囊技术。2 创新点：(1)建立微生物资源及其功能特性、相关特性及功能研究技术信息库，并实行在线共享，与单独的资源库相比，资源利用效率将大大提高；（2）通过复合菌株、复合蛋白、藕合蛋白技术实现农业生物药物的多价化；（3）以可在植物体内繁殖、传导，能较长期地发挥生物学功能具有自主知识产权的新型生防菌株为起点，创制新型生物农药，并利用内生与根际菌相结合达到对植物内外兼治的目的，扩大了生物农药对作物的保护位点；（4）整合生物农药与生物肥料技术，开发同时具有肥效和药效的生物药物产品；（5）以超滤结合纳滤的双重过滤技术进行产品有效成份回收，实现有效成份的高回收和产品的高效价；（6）复合菌株和藕合蛋白技术，以及防病促生内生生防菌剂与根际细菌制剂相结合的方法防治植物病虫害，达到一药多效保健促生的目的，为植物保护提供了新的方法和理论；(7) 利用生态理技术指导饲料添加剂的研究，突破了传统药物理论的局限性；（8）果蔬品质的活体微生物调节技术，丰富和发展了果蔬保鲜的理论与技术。六、研究开发成果的应用、产业化前景和社会经济效益分析1. 成果开发应用的产业化前景我国农作物播种植面积23亿亩，其中蔬菜播种面积2.6亿亩，另外茶园面积2419.5万亩，果园面积1.6亿亩，平均每亩每年使用一次微生物制剂进行有害物的防治就有20万吨的潜在市场。而为了保障蔬菜、水果、茶叶产品的绿色化，建立以生物防治为主体的综合防治体系是必要的，其中水果、茶叶每年平均防治次数会达5次左右，蔬菜因复种指数高次数会更多，因而微生物制剂的产业化前景十分广阔。现在我国每年使用农约150万吨（制剂），按照国际上生物农药分类标准，现在生物农药占农药总量的比例不足2%，加上抗生素的用量也只占农药总量的11%左右。与联合国环境与发展大会所提出的生物农药占农药总量60%的比例还有巨大的差距。按每吨6万的价格计算，微生物农药如果占农药总量20%，则每年产值就达180亿。若有50% 的蔬菜、果树使用微生物肥料，平均用量300公斤/公顷，10%的其他农作物使用微生物肥料，平均用量75公斤/公顷，那么微生物肥料的潜在需求量为 1360万吨/年，而现在我们的微生物肥料年产量只500万吨，因此微生物肥药的市场空间巨大。市场产值按每吨6000元计算，则每年还有500亿的市场。益生素是饲料工业的上游企业，占饲料添加剂量的30%，若按0.1%的添加量计算，我国每年至少需要微生物添加剂32.1万吨，然而目前我国年产该类添加剂不足3万吨，由此可见，益生素产业具有相当乐观的市场前景。市场产值方面，若按出厂价6000元/吨计，年产值为19.2亿元RMB。如果国家逐渐禁止抗生素添加剂，那这个数据将会增加数十倍乃至上百倍，真可谓是利国利民的“朝阳产业”！2. 社会经济效益分析如果我们能取得上述微生物农药、微生物肥料和益生素产品潜在市场的15%，产值就可达100多个亿。而农业生物药物（农业微生物制剂）更大的价值在于社会和生态效益，通过这些产品应用提高农产品品质、保护生态环境实现农业可持续发展的效益是产品产值的数倍到数十倍。如果福建1000万亩蔬菜、800万亩果树、200万亩茶园采用农业微生物制剂进行生态种植管理，保守估计年增收节支总额也可达50-60亿元，还有保护生态环境实现农业可持续发展带来的效益。福建没有重工业，但生物技术产业不落后，现在产业已初见雏形，每年发酵工业大约有20-30亿的产值（包括农用、食品等），要保持优势并用生物技术来引导产业的发展，必需要加大技术和产业化研究，力争通过项目实施带动我省的发酵工业产发展产值达100亿。七、现有的研究基础、特色和优势条件我省农业生物药物的研究处于全国的前沿，以福建省农业科学院生物农药研究中心，福建农林大学生物农药研究中心，福州大学生物工程研究所，福建师范大学生物工程研究所为骨干的研究机构，以及福建福农生化有限公司、蒲城绿安生物农药有限公司等，构建了成位于我国前沿、我省极具实力的农业生物药物研究平台。并培养了一批高素质、高水平的可以参与国际农业生物药物研究与应用竞争的创新型、创业型和管理型人才，人才梯队稳步壮大。实验室硬件从单一的基因组学逐步提升到蛋白质组学、功能基因组学、化学生物学和系统生物学的新水平，在生物农药领域的研究在国内外形成鲜明特色。研究主要以农业生物药物为主要对象开展菌种资源的快速筛选和检测、基因克隆及定位、基因表达与调控、生物大分子结构与功能研究、分子遗传学、生物安全性检测标准化体系、功能基因组学、发酵工程、工程菌构建及推广应用等研究。率先以苔藓作为分离来源，开展了菌种生物学测定、资源菌株筛选、功能评价、菌种保藏方法等研究，采集了全国20多个省和部分国外的微生物资源，建立了功能微生物菌种资源库，保存菌株土样达2000份，菌株5000多株，打破传统的筛选思维从多种植物特别是我省大宗优势经济作物和我国南方珍稀果树体内分离了2000多株植物内生细菌，获得多株具有独特优良特性的菌株，为农业生物药物的研究提供了基础。筛选到对模式生物新秀丽小杆线虫、茶树三大主要害虫之一假眼小绿叶蝉和对南方常见蚊种白纹伊蚊和致倦库蚊的高效苏云金芽孢杆菌（Bt）菌株，进行了LLP29新菌株对白纹伊蚊幼虫及其细胞系C6/36的作用机理研究。筛选到对世界入侵生物烟粉虱和茶叶害虫黑刺粉虱高致病力的座壳孢菌(Aschersonia)菌株WYSD-16,并对其杀虫机理进行了研究。构建了生物毒素藕合技术平台，实现了多位点生物毒素的藕合，提高了生物农药的杀虫速率和扩大了杀虫谱。发现了芽孢杆菌对青枯病原菌的致弱作用，提出了新的生物防治的机理，开发了青枯病原无致病力菌株免疫接种剂，开闯了植物病害防治疫苗的新领域。发现了具有内生、防病和促生作用的多功能枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌，并通过基因工程技术获得对植物具有内生、促生及杀虫和诱导植物抗病的工程疫苗，为克服生物农药的极限性，提高生物农药的市场竞争力打下了基础。首次发现天然Bt中存在杂合基因，并获得10个cry新基因。在国内外率先对Bt和座壳孢几丁质酶进行分离、纯化、酶学性质以及效应物对酶活性的影响等研究。应用响应面分析法优化Bt液体发酵高温蛋白酶，构建了蛋白酶发酵动力学模型。首次发现了在枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌中也分布有aiiA基因，并确证了该基因存在于多株内生枯草和解淀粉芽孢杆菌中。建立了质粒和基因的有效转移系统，通过质粒消除等完成了遗传改良菌的构建，工程菌TS16的效价比野生菌株提高20%。2004年4月，第一个Bt全基因组全序列在美国公布，预示着以其基因的功能和调控为主要研究内容的功能基因组学时代的到来。但迄今为止，国内外尚未开展对Bt转录组的比较研究。课题组采用RNA任意引物PCR（RNA arbitrarily primed PCR, RAP-PCR）技术已初步构建了Bt转录组学研究平台。RAP-PCR是一种比较理想的研究基因差异表达的方法，因其快速、廉价、重复性好等优点在寻找某些疾病相关基因和信号传导相关的调节基因等方面得到广泛的应用。已利用RAP-PCR技术在转录水平上研究了Bt生长发育不同时期基因差异表达的分子机制，得到了6个在Bt生长发育过程中差异表达的基因，与Bt毒力、细胞分化、适应环境胁迫和生长代谢有关，验证了利用RAP-PCR技术进行Bt转录组比较研究的可行性。值得一提的是，这是首次对Bt转录组进行比较研究的尝试，对于寻找与Bt病原性有关的毒力因子或调控因子，对Bt进行遗传改良提高其杀虫活性和扩大其杀虫谱，无疑提供了丰富的理论价值和应用价值。建立了基于粗糙集的Bt培养基配方优化算法，构建了配方优化网上查询系统，在国内外率先采用修正Williams模型构建了Bt生长的四组分结构动力学模型，为生产过程的动态监控奠定了基础。提出了一个新的Bt助剂研究选择方法，得到了既能提高湿润性又能增效的新型助剂。提倡生物农药的生产借鉴医药研制上成功应用的膜过滤系统，大大提高了效价，降低了生产成本，促进了新型生物农药的出口。微生物保鲜方面，筛选到对荔枝采后生理性褐变和荔枝霜疫霉病具有明显抑制作用的植物内生细菌菌株，开展了抑制褐变的生理机制研究，为深入开展微生物保鲜剂的研究与开发，安全延长我国南方名贵水果荔枝的货架期提供了基础。福建省农业科学院和福建农林大学生物农药研究中心在“十五”和“十一五”期间，都主持了国家863有关农业生物药物方面的项目，同时，具有传统的、良好的合作关系，能够聚集我省同行业的研究力量。两个研究中心近年来还主持了科技部攻关、国家发改委、国家自然科学基金、教育部等近70多项课题（两个中心），已发表SCI论文44篇（两个中心），国家一级学报86篇（两个中心）。获授权国家发明专利12项（两个中心），正在申报和公开的7项（两个中心）。研究成果分获2010年国家科技进步二等奖（第1名），2006年国家科技进步二等奖（第5名），2008年省科技进步一等奖（第1名），2001、2005、2006，2008年福建省科技进步二等奖（均为第1名）（两个中心）。在农业生物药物资源及利用、分子生物学和化学生物学等领域已基本实现了人才、方向和内容的三个集中，成为该领域创新平台的重要组成部分。八、研究开发的