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陳溫福院士團隊孟軍教授課題組在生物炭-微生物協同治理抗生素污染方面取得新進展

本發明公開了一種表面活性劑增溶洗脫-強化微生物修復OCPs污染土壤的方法，本發明首先利用表面活性劑的增溶洗脫作用，清洗土壤一次，去除土壤中85%以上的有機氯農藥（OCPs）；經清洗后的土壤在工棚通風處直接堆放，利用殘留的表面活性劑改善土著微生物的群落結構和活性，強化土著微生物降解土壤中殘留的OCPs，最終使土壤達到環境安全標準；該技術操作簡單、經濟高效、綠色安全，可大規模應用于OCPs等有機污染場地/土壤的修復。

針對規模化畜禽生產中動物健康、環境衛生和牧場的廢氣排放造成的社區環境污染，以及動物源人獸共患病的流行和“超級細菌”導致的公共衛生問題，受17個國家、省部和國際合作項目資助，申請人系統地對畜禽場舍內外環境微生物監測，在國內首次闡明密集的畜禽飼養使微生物氣溶膠的含量升高、環境質量變壞、并向場舍外擴散；在國際上首次建立了病毒氣溶膠傳染模型，揭示了禽流感等4種病毒氣溶膠的發生、傳播及感染機制，認識了疫病氣源性傳染的過程與規律，豐富了流行病學理論。 從事該領域工作20余年，37名博、碩研究生參與,發表SCI論文35篇，總影響因子116，他人引用536次；檢測技術獲得2項國家發明專利；一項國家國際合作項目驗收為優秀。 （1）確認了畜禽場舍的微生物氣溶膠的來源及其傳播。即對養雞豬牛兔等場舍（共126個場）及場舍外不同距離的氣載需氧菌、厭氧菌、革蘭氏陰性菌及內毒素、真菌及真菌毒素監測，獲得了其含量及不同菌群的構成成分；揭示了養殖環境微生物氣溶膠向場舍外包括社區居民環境的擴散，在200m之內污染嚴重。借此，評估了畜禽舍環境衛生和疫病流行風險及對從業人員的傳染危害，制定了防控措施；創立了規?；a“環境性疫病學說”；提出了舍微生物氣溶膠既是環境質量指征，又是病原傳播感染媒介的學說。 （2）闡明了源于畜禽舍的微生物氣溶膠向場舍外擴散，在國際上首次把基因組學技術應用于畜禽舍的微生物氣溶膠溯源鑒定。采用PFGE、ERIC和REP-PCR對牧場舍內外環境中分離的指示細菌溯源發現，從牧場舍外下風方向（10-200m）分離的多數微生物來源于舍內空氣或糞便（糞便中分離到的與舍內空氣中的部分大腸桿菌（雞舍34.1%、牛欄41.8%）來源相同）。揭示了牧場動物產生的微生物氣溶膠不僅在畜禽群內擴散，而且能向場舍外環境傳播。首次構建了氣源性傳染病的傳播模式，有公共衛生和流行病學意義。 （3）發現了源于動物體攜帶毒素基因的病原菌氣溶膠的發生與傳播。對養雞豬牛場（共33個）舍內、舍外環境分離的380株氣載大腸桿菌攜帶主要毒素基因的解析發現，雞舍攜帶LTa基因的菌株最多為53.85%（63/117）、豬舍攜帶LTa和STb基因的分別35%和30%、牛舍58.74%大腸桿菌攜帶1至4種毒素基因。探明了畜禽傳染病病原的傳播過程。 （4）驗證了畜禽飼養中“超級細菌”和泛耐藥菌的出現及擴散。應用分子生物技術對養雞豬牛場舍內、舍外環境分離的426株腸球菌和149株金葡菌耐藥基因鑒定，發現了傳統的超級細菌：在養雞場舍內外8株金葡菌為MRSA-耐甲氧西林金葡菌，并攜帶耐藥基因；36株腸球菌攜帶耐萬古霉素vanA或vanB基因。14.55%（62/426）的腸球菌對β-內酰胺酶類抗生素耐藥等。揭示了養殖環境耐藥菌的產生與傳播狀況和濫用抗生素導致的危害風險。 （5）確認養殖環境3%-13%氣溶膠粒子屬于PM2.5。在雞豬牛舍分別為3.7%、4.9%、13.4%的粒子Dae50＜1µm，這些粒子能夠到達肺泡，對動物及飼養員的感染危害更大。該結果為養殖環境飼養衛生管理及衛生標準的制定提供參考，豐富了感染理論。 （6）建立了AIV、NDV等病毒氣溶膠的發生、傳播及感染模型，闡明其氣源性傳染的機制與風險。

研發階段/n本成果針對獸用抗菌藥物殘留和動物源產品安全等問題，建立了三種能同時快速檢測動物可食性組織或尿中五類抗菌藥物(青霉素類、大環內酯類、四環素類、氨基苷類、氟喹諾酮類〉殘留的微生物學方法一抗菌藥物殘留快速拭子檢測法(FAST)、現場拭子檢測法(STOP)和活體拭子檢測法(LAST)，各項技術指標符合國家有關規定。以上述方法為基礎研制出相應的三種試劑性能指標與國際上同類試劑盒相當，與儀器分析法(HPLC)具有良好的相關性。經多家單位的復核和應用證明，三種試劑盒的準確度、精密度和靈敏度能滿足獸藥殘

課題進展按計劃進行，完成了240株檢測范圍內和檢測范圍外近緣菌株的收集；對29株軍團菌、17株鉤端螺旋體和32株克雷伯的靶基因序列破譯和序列分析；完成了探針篩選及終型芯片點制；進行了105份模擬樣品的檢測實驗；進行了芯片判讀系統Bactarray軟件的初步開發；初步建立了芯片生產質量控制體系；課題組額外進行了嗜肺軍團菌3，6，13型的O抗原破譯，并完成了其序列分析；申請發明專利2項，發表SCI 論文2篇。

本項目研發出防控土傳病害的全元生物有機肥系列產品以及配套施用技術，利用這些技術能有效控制土傳病害的發生，田間應用效果十分顯著，技術水平處于國際領先。 一、項目分類 顯著效益成果轉化 二、成果簡介 針對經濟作物土傳病害已經成為我國發展高效益農業的瓶頸（由于我國經濟作物的生產都是集約化生產模式，過量施用化學氮肥導致土壤酸化和養分不平衡，這給土傳病原菌創造了更有利的生長環境，使我國土傳病害發生比國際上更嚴重）問題，成果完成團隊長期從事高產和抑病型土壤微生物區系特征解析研究，并在此基礎上研發調控高產和抑病型土壤微生物區系的技術途徑，從理論到實踐，收到了很好的效果。在實踐上，研發出防控土傳病害的全元生物有機肥系列產品以及配套施用技術，利用這些技術能有效控制土傳病害的發生，田間應用效果十分顯著，技術水平處于國際領先。所研發的系列全元生物有機肥專利技術和產品已被全國20多家大型生物有機肥企業轉讓和轉化，產生了顯著經濟和社會效益。在學術上，揭示了經濟作物抑病型土壤微生物群落中的關鍵微生物和核心微生物，及其種群間互作關系，在國際土壤微生物領域權威刊物上發表了大量研究論文，產生了較大的學術影響，吸引了眾多國際著名專家前來開展合作研究。

水是生命得以存在的必要條件，它使我們人類得以繁衍生息，人類的生活、生產、娛樂都離不開水。它同時也是許多病原微生物滋生、傳播的場所和載體，這些病原微生物一旦進入人體則將可能使人患病、甚至導致死亡，嚴重威脅著人類健康。隨著社會的發展和生活水平的提高，人們越來越關心自身的健康問題，而各種水體（包括生活飲用水，江河湖泊，游泳場館等）的安全問題也日益成為人們關注的熱點。 因此，為了保護人們的身體健康，對各種水體尤其是飲用水中病原微生物的檢測是十分必要和亟需的。本項目旨在建立水體中主要病原微生物特異分子標識庫，并以此為基礎建立快速檢測技術，以實現對包括生活飲用水在內的各種水體中主要病原微生物（致病性細菌和原生動物等）的迅速、準確的檢測，為人們的用水安全和水質狀況的評估提供依據。 應用價值： 根據我國現行飲用水水質標準及 WHO、USEPA 和歐盟的相關規定，確定芯片的檢測范圍為 12 種細菌、1 種鉤端螺旋體和 2 種原生蟲：金黃色葡萄球菌，嗜肺軍團菌，糞腸球菌，屎腸球菌，肺炎克雷伯氏菌，銅綠假單胞菌，親水氣單胞，大腸桿菌/志賀氏菌，小腸結腸炎耶爾森氏菌，霍亂弧菌，副溶血弧菌，沙門氏菌，鉤端螺旋體，賈第鞭毛蟲，隱孢子蟲。

近年來重金屬污染事件頻發，不僅嚴重阻礙經濟社會的良性發展，而且對人體健康造成不可逆轉的損害。我國是人均耕地資源短缺的國家，水、大氣等受體的污染物最終將會陸續轉移到土壤中。為保證糧食安全問題，2016年國務院印發了《土壤污染防治行動計劃》，簡稱“土十條”。 本成果針對中國日趨嚴重的土壤重金屬污染問題，開展土壤重金屬污染生物修復關鍵技術研發與應用示范，對于大力推進耕地質量保護與提升，解決重金屬污染造成的食品安全問題具有重要的意義。 技術特點： 1．綜合利用有機物料、微生物等對土壤中重金屬的鈍化和解毒原理，結合改良土壤、誘導植物抗逆等技術手段，圍繞微生物菌劑創新等開展研究； 2．篩選出多種重金屬修復優勢菌株，研發了復合微生物菌劑的配方及其發酵生產工藝，通過田間試驗證明土壤中施用微生物菌劑可明顯降低土壤有效態重金屬的含量，并可顯著降低作物可食用部分中重金屬的含量，提高作物對重金屬的耐受性，提高土壤pH值，增產效果較明顯； 3．實現了多菌株協同發酵培養的創新，在復合微生物菌劑制備工藝上，從菌株的發酵到生產工藝的優化等方面取得了一系列的自主知識產權。 相關技術對于保護生態環境、治理環境污染具有重要的意義，同時為保障農產品安全和促進農民增收提供新途徑。

本項目針對我國優勢傳統白酒技術水平提升，運用現代生物技術和風味化學技術，通過風味物提取、分餾等樣品預處理技術集成創新，結合 GC-MS 技術，建立了復雜基質中極微量化合物定性與定量技術體系；通過 GC-O 定性、GC-MS 確認、風味重組等關鍵技術研究，建立了我國白酒中特征風味化合物研究的共性關鍵技術平臺；通過白酒分子微生態分析、微生物定量分析與代謝物檢測等關鍵技術問題的研究，建立了我國白酒中風味導向微生物關鍵技術平臺。 創新要點 建立白酒中極微量成分定性定量和 GC-O/GC-MS 研究特征風味物質的技術；風味定向，開發一批白酒中重要風味物質產生微生物。 

維生素 C 磷酸酯鈉(SAP)作為維生素 C(AsA)多種衍生物中性能最好的一種，克服了 AsA 本身存在的缺陷(如受熱、見光易分解和易氧化)，在體內磷酸酶作用下迅速轉化成 AsA。SAP 由于其優越的性能被廣泛應用于醫藥、化妝品、食品添加劑、保鮮劑、飼料添加劑等諸多領域。目前，工業化生產 SAP 主要途徑為化學合成法，此法反應步聚復雜，條件不易控制，副產物較多，成本也很高。本技術方法通過基因工程手段獲得了高產維生素 C 磷酸化酶突變菌株。目前該項目正在酶工程改造，以進一步提高底物的轉化率。