对接地方产业发展需求 探索特色植物资源研究之路

　　从地图上看，山西省南北纵跨6个纬度，境内山地、丘陵、高原、盆地等多种地貌纵横交错，同时受温带大陆性季风气候影响，全年雨热同季，高寒冷凉，昼夜温差大。这种独特的地方特色使得山西的植物资源非常丰富，尤其杂粮种植优势得天独厚。2018年，为了使院校建设与地方产业紧密关联，面向国家和山西省中长期发展战略需求，经山西省科技厅批准，山西大学以植物学科为基础，融合药理学、环境科学和食品科学等学科，创建了“特色植物资源研究与利用”山西省重点实验室（Shan Key Laboratory for Research and Development of Regional Plants, SKL-RDRP）。该实验室由裴雁曦教授牵头，现有教授13人，副教授20名，中级职称7人，博士率90%。重点实验室以植物发育代谢和抗逆的分子调控、植物医药活性成分的分离鉴定及作用机制、基于微藻的水污染防控及资源化利用、植物源功能性食品研发为研究方向，利用山西地方特色植物资源，通过现代生物学新技术结合传统生物学方法，研究和开发相关领域的绿色产品，助力地方生物技术产业取得实际进展。

　　生物产业是新一轮科技革命和产业变革的主要方向。生物技术产生物农业、生物医药和生物能源三个领域是生物产业近十余年发展最快的领域。生物农业领域主要是针对抗逆基因和抗逆品种的筛选以及提高农业生产力等相关调节剂的研发。这一领域的发展对提高农业综合效益具有重大意义。生物医药研究主要集中于基因药物、单抗克隆药物、治疗性疫苗等方面。从特色植物中筛选医药功能分子并研发新型药物一直是重要研究方向。生物能源方向主要围绕新一代生物液体燃料开发为重心展开研究。其中以微藻为对象的生物能源开发一直是一个备受关注的热点问题。

　　特色植物资源研究与利用山西省重点实验室自2018年创建以来，经过一系列基础研究的开展，开发出具有自主知识产权的农业、医药、环保和保健食品等领域的产品。在推动地区农业可持续发展，提高人民生活质量和生活水平，促进山西省新兴产业，尤其是生物产业的发展以及植物特色资源的综合开发利用等方面取得良好成效。

　　挖掘乡村振兴的“花草秘籍”

　　围绕“气体信号分子在植物体内生理功能”的研究，目前特色植物资源研究与利用山西省重点实验室已形成了如下两个稳定的研究方向。气体信号分子调节植物抗逆机理的研究。这一研究方向是通过开发以气体信号分子为基础的制剂，提高植物抵抗逆境胁迫的能力。该研究基于植物气体信号分子与植物激素相互作用，结合分子生物学手段，为增强作物抗病能力，实现农作物的高产、优质提供了可能。新型农作物开花调节剂及果实脱落调节剂的研究及开发。课题组通过开展气体信号分子调节植物开花和器官脱落的分子机制研究，开发出了成本低廉，施用方便并且无毒副作用的新型农作物果实脱落调节剂，在茄果类蔬菜的落花落果调节方面有广阔的应用前景。

　　此外，实验室还围绕植物源功能因子的鉴定和功能食品开发，在功能性食品个性化设计和研发技术与益生菌发酵技术研究与产品开发方面取得重大成果。为了提升食品功能成分技术应用，实验室结合分子营养学手段对不同基因型不同群体的营养素以及对不同营养的需求进行考察，以天然植物为原料，进行功能食品个性化设计。通过集成突破微波超声联合辅提、靶向破壁、功效强化复配、活性成分稳态化等技术，开展高品质个性化功能食品制备技术的研究。同时为了筛选培育具有优良发酵性能的食品专用益生菌，提高益生菌发酵技术研究与产品开发。实验室还通过发酵过程代谢分析和调控、发酵过程分离关键技术与工程化、产品安全与健康评价等，开发新型功能性发酵食品，提高产品附加值。

　　取之于粮——从植物资源中萃取特色药物

　　针对山西杂粮作物品种繁多和中医药用植物资源丰富的优势，实验室展开了特色植物资源中针对重大疾病的活性物质挖掘的研究，目前已形成2个稳定的研究方向：一是特色植物资源活性物质发挥药效作用的分子靶点及作用机制。主要从山西小杂粮中提取活性蛋白、多糖、多酚等活性物质，并研究其发挥药效的分子靶点和作用机制；二是特色植物资源活性分子纳米靶向给药系统的构建。特色植物资源抗肿瘤大分子（蛋白质）靶向递送系统构建，根据肿瘤酸性微环境特点，实现抗肿瘤功能大分子的肿瘤酸性微环境靶向递送。

　　致力生态——藻类植物水体污染监测与防控研究

　　生态环境是农业生产和人类生存的基础，其质量的好坏直接关系到农业的生产力、农产品的质量和人类的健康。因此，实验室除了以各种陆生植物为研究对象以外，还围绕藻类植物资源及污染水体修复研究多年，并在污水微藻养殖及生物质转化、污染水体微藻生物监测以及水华防治等方面有了重大进展。

　　污水微藻养殖及生物质转化技术主要是通过改变微藻生存条件以及遗传改良手段使微藻合成较多的油脂，实现利用微藻制备生物柴油的目的。针对污染水体微藻生物监测及防治工作，实验室通过开展环境污染物毒性与微藻特性变化关系的研究，综合运用物理、化学、生物治理技术，采用中短期和长期治理相结合的策略有效控制汾河流域水华问题并最终达到基本消除的目标。

　　“特色植物资源研究与利用”山西省重点实验室紧跟国家重大需求，以区域性特色植物为资源，聚集和培养一批融合植物学、药物学及食品科学的精英，形成一支精干的、高素质的、科研能力强的科技队伍。在立足于发展本地经济同时不断加强学科建设，跟踪国际前沿和热点问题，结合山西省相关领域发展需求，引导重大原始创新性工作，促进山西相关产业提质增效。自2018年建设以来，重点实验室共获得国家自然科学基金35项，2000余万元；省部级项目30余项，180余万元；与企业合作的横向项目560余万元，发表SCI论文200余篇，其中高区论文120余篇，申请发明专利30余项。

　　经过多方建设，实验室已在植物抗逆、植物源药用食用活性成分和生物能源等方面取得理论上的重要进展和技术上的突破，同时通过现代生物学新技术结合传统生物学方法，为地方植物资源在农业、医药、环境以及功能食品等领域的开发应用奠定基础，为加快推进地方振兴，筑牢高质量发展压舱石添砖加瓦。（通讯员：山西大学蓝匀）