1.基于体细胞胚状体悬浮培养的药用植物工厂
科技成果:药材品质是影响中药疗效的根本因素。本团队经过10年研究,开发了普适高效的药用植物体细胞胚诱导技术,获得了多种大宗药材的体细胞胚状体。该类结构具有无限分裂、增殖系数高、代谢活性强等特点,并建立了该结构的液体悬浮培养技术,可管道化、立体化、工厂化生产药用植物细胞,可批量稳定的进行药用植物工厂化生产。该成果部分技术已与华润三九医药(深圳)合作,为中药现代化注入工业元素。
应用前景:全国中药材种植市场规模已达到2000亿元。利用本技术生产药用植物既可以降低人力和土地成本,又可以保证产量和品质。按照只做一种药用植物柴胡,其年产值10亿元,利用该技术提供市场需求的1/10即可营收1亿元,该技术的毛利润在30-60%。
2.基于生物合成技术的抗癌药紫杉醇开发
科技成果:紫杉醇是临床上最成功的植物源抗癌单体药之一。细胞培养是主要生产来源,但依然面临培养周期长,产量不足,长期供不应求,市场垄断的情况。本团队开发了基于多年生草本药用植物与微生物的偶联发酵技术对紫杉醇生物合成。该技术完全脱离了对珍稀植物红豆杉的依赖,将生产时间缩短约20倍,将单位生产效率提升6-10倍,打破了美国利用红豆杉细胞发酵 (PCF)产紫杉醇的技术壁垒,缓解对进口的依赖。
应用前景:2022年全球紫杉醇原料药市场规模约15亿元,终端市场规模我国约80亿元,全球则超过700亿元。利用本技术生产紫杉醇可以极大地降低成本,增加产能,该技术的毛利润在50-70%。
3.dsRNA 生物农药的生物合成开发与应用推广
科技成果:dsRNA 生物农药是目前最具发展潜质的农作物保护产品之一。dsRNA农药具有特异性高、靶标灵活,用量低、环境安全的显著优势。目前国内核酸原料的合成途径成本和规模均不能满足商业化需求。本团队利用合成生物学技术,开发了针对主粮作物典型真菌病原的dsRNA 微生物生产技术,该技术全面突破了dsRNA 农药生产和应用中的技术瓶颈,实现了核酸分子农药的低成本生产。
应用前景:当前RNA 生物农药在全世界范围内迅猛发展,国际上多家农化巨头公司均重点布局,我国在此领域尚处于起步阶段,国家用于农作物重大病害防治中央专项资金年均6.5亿,河南省仅赤霉病防治年均1.5亿。利用本技术只生产防治赤霉病的dsRNA农药生产成本不超过5%,喷施成本约10%,利润可达80%。
4.发酵绞股蓝提高蛋鸡产蛋性能和仔猪免疫及生长性能
科技成果:对动物养殖领域对无抗饲料的强劲需求,项目组将从绞股蓝植物中分离得到的内生真菌进行液体深层发酵、分离、提取、纯化后获得一种胞外多糖PCG,可有效提高小鼠的生长性能、免疫功能和料肉比。同时,将内生真菌接入植物绞股蓝粉末中进行固态发酵,将发酵绞股蓝粉末连续喂养3个月后发现:(1)可提高蛋壳的硬度和光泽、提高产蛋率和蛋重、延长蛋鸡的产蛋时间;(2)可以提高仔猪的免疫能力、降低仔猪的生病率(降低了39%)和死亡率(降低了28%)。
应用前景:内生真菌胞外多糖及发酵绞股蓝的安全性、适口性有保证,生产工艺简单、投资少、成本可控,在动物养殖方面具有极大的开发和应用潜力。按照年产5吨计算(饲料中添加量按照0.1%计算) ,预期净利润 (收益)超过1000万元。
5.甘露聚糖肽绿色生物制造关键技术与产业化应用
科技成果:本团队通过选育及改良生产甘露聚糖肽的优势菌株,结合生物功能 强化关键技术,利用合成生物学及代谢过程调控等手段,并在生产过程中添加关键的功能活性因子等,有效提升甘露聚糖肽绿色生物制造的底层技术及生产能力;通过进一步明确靶点和可控调节重要途径,有效促进甘露聚糖肽产量,精准调整菌种的代谢通路,提高菌种的生产能力、繁衍能力、对环境的耐受能力等,实现甘露聚糖肽绿色生物制造整体生产水平的全面提升。
应用前景:团队已开发出甘露聚糖肽、聚葡萄糖、低聚木糖、赤藓糖醇、海藻 糖等多种产品的绿色制造及应用技术,菌株丰富,项目成果将很快突破合成生物绿色制造规模化瓶颈,占据优势地位,预期产值超亿元,具有重要的社会、经济和环境效益。
6.功能糖的绿色合成生物制造及产业化应用
科技成果:功能糖包括功能性糖醇、功能性低聚糖、功能性膳食纤维。本团队 生产的功能糖由玉米芯、蔗渣、麦秆、秸秆等富含木质纤维素的生物质可再生资源甚至直接以二氧化碳为原料,经过酶法或细胞工厂的方法生产,利用先进的合成生物学技术,通过探讨外源途径与细胞互作机制,精准调节和调度功能元件的高效运行,系统构建和改造细胞代谢的理想化途径,有效提升细胞/酶的绿色物制造水平,而且整个生物反应过程中的水也可以通过绿色生物制造实现循环利用。
应用前景:功能糖在食品、保健品、药品及饲料等各个领域,特别是在大健康产业中被广泛应用,随着人们对健康认识的不断增强,健康产品( 食品、保健品、药品等)消费趋势明显,以及动物无抗时代的到来也进一步增强了功能糖在动物营养领域的应用。