微生物菌種保藏有訣竅

　　目前，我國普通微生物菌種保藏中心保藏的ZL菌株為11977個，位列全球第2。

　　 一株在中國普通微生物菌種保藏管理中心沉睡了20年之久的古老菌種，最近因為韓春雨事件火了起來。這個叫做格氏嗜鹽堿桿菌的菌種，在河北科技大學副教授韓春雨的利用下，實現了基因組編輯技術NgAgo-gDNA而出名。

　　 日前發布的《中國微生物資源發展報告2016》顯示，世界各保藏中心共保有96907個用于ZL程序的生物材料，其中中國普通微生物菌種保藏中心保藏的ZL菌株為11977個，位列全球第2。

　　 9月14日，記者走進中國普通微生物菌種保藏管理中心（簡稱保藏中心），探尋微生物菌種的日常生活。

　　 支撐未來的“生命”銀行

　　 中國普通微生物菌種保藏管理中心高級工程師辛玉華說，格氏嗜鹽堿桿菌是20年前由中科院微生物所老所長周培瑾研究員從蘇格蘭交換來到中國，其最先分離于肯尼亞馬加迪湖。作為保藏中心五千多種微生物中的一員，格氏嗜鹽堿桿菌或通過真空冷凍干燥法，或借助-190℃左右的液氮超低溫凍結法處于休眠狀態。

　　 一些菌種甚至在冷藏室中沉睡了半個多世紀，“一旦有需求，它們就會被喚醒并投入應用。”辛玉華說。但如今，地球上99%的微生物人類還是不知道如何培養。只有經過培養，才知道它們未來能夠做什么，并最終實現利用。

　　 “我們選擇的菌種，一般要有潛在應用價值和豐富的生物多樣性。現在，越來越多的微生物被‘喚醒’，并在各個領域一顯身手。”辛玉華說。菌保中心保藏的微生物是經過幾代人長期且持續累積來的，只有時間才能體現微生物資源保藏的價值。另外，微生物資源事關生物技術創新的未來。

　　 值得注意的是，今年5月，美國宣布啟動“國家微生物組計劃”，美國政府將在未來兩年投入1.21億美元作為啟動資金，數十所大學和研究機構未來幾年將投入4億美元。

　　 菌種保藏有雙重“保險”

　　 作為我國可同時提供一般菌種資源服務和ZL生物材料保存的國家級保藏中心，保藏中心于1995年被列入“布達佩斯條約國際保藏單位”，成為一個持有國際牌照的微生物“銀行”。

　　 “這里主要是收集、保藏、鑒定、交換和供應各類生物材料。”辛玉華告訴科技日報記者，一些研發中分離出的菌種，暫時不知道有什么功能，就作為資源儲備儲存；而研究課題需要收集、篩選的菌類，結題后也可存放備份。幾十年來，保藏中心共提供了幾十萬株各類微生物菌種，在我國生命科學和生物技術研發中貢獻卓著。

　　 走進位于地下的保藏中心，空氣中彌漫著絲絲涼氣，和室外的悶熱對比鮮明。在這間百十來平米的液氮生物儲罐室中，放滿了30來個容量為750升的“大罐子”，5.3萬個如細菌、真菌、酵母等的微生物菌種暗藏其中。

　　 “幾乎所有的菌種都貯存于液氮中，生物材料都先在這里保藏并‘備份’。”辛玉華提起一個液氮罐蓋子，蒸騰著的氮氣撲面而來，記者下意識的往后退了下。透過繚繞的霧氣，各式各樣的微生物菌種在小鐵盒子里“睡大覺”。

　　 “液氮罐里的溫度維持在-190℃左右，菌種在這里可以保存幾十年。”辛玉華指著天花板說，當液氮變少時，樓上的“巨無霸”液氮罐會自動感應并及時添加，這些造價昂貴的“制冷劑”從天津直運而來。

　　 來到低溫冷藏室，好像進了銀行的保險庫。一排排直抵天花板的不銹鋼鐵柜，每個柜子整齊排列著很多像“抽屜”般的隔間。拉出一個“抽屜”，就能看到很多支真空小玻璃管里存放著不同編號的菌種。試管中裝有淡黃色、已經干燥處理的保護劑，藏在其中的是“休眠”中的微生物，這種保藏方法就被稱為真空冷凍干燥法。

　　 經過雙重“保險”保藏的菌種，一株菌售價只有500—1000元。作為公益性機構，保藏中心的價格不貴且質量有保證。值得注意的是，新的微生物物種需要經過保藏中心核實、保藏后才能在國際期刊生效發表，而這正是中國普通微生物菌種保藏中心具有的權威性。

　　 一個菌種的“生死”循環

　　 目前，保藏中心保存有各類微生物資源5700種、50000余株，用于ZL程序的生物材料有1萬余株。那么，數目龐大的微生物資源，從“清醒”到被“沉睡”經歷了什么？

　　 “菌種被送來后，首先進行存活度和純度檢測，然后用基因測定來核實菌種的正確性，繼而用真空冷凍干燥法或液氮超低溫凍結法保存菌種。”辛玉華說，保藏菌種時一般兩種方法會互為備份，使用液氮法保存6份，真空法則要備份12個。

　　 “通過冷凍技術處理后，細菌就會處于休眠狀態。如果要活化使用，則需通過相應的培養液進行活化，才能恢復活性。”辛玉華以格氏嗜鹽堿桿菌為例說，復活菌種所需的營養為：20%的氯化鈉，酪蛋白、氨基酸、pH值為9等，在適宜的溫度和培養基中，這些沉睡的細菌便會被重新喚醒。

　　 ZL靠前但“短板”尚存

　　 如今，這里還保存著中科院微生物所送給毛主席的第一支靈芝菌種，有利于女性減肥的鼠李糖乳桿菌，還有可以減少田間施肥的同氮菌……

　　 科學家相信，當今時代人類面臨的挑戰，包括養活眾多的人口、生產可持續的能源、保護環境或減緩對環境的破壞，以及人類健康等等，都與生物學相關，可以從微生物世界中找到解決方案。

　　 于是，越來越多的菌種被發現并喚醒后應用于人們生活。和其他知識產權ZL不同，微生物是唯一一種可通過ZL保護的生命形式，過去幾年間，我國ZL微生物年保藏量增長速度一直位居世界第一。

　　 在保藏中心工作了20年的辛玉華坦言，自2000年以來硬件設施得到極大改善，如今這里擁有了全世界一流的實驗設備。但記者在實驗室看到，像氨基酸分析儀、λ35紫外可見分光光度計及PTP1溫控系統、Qpix2全自動菌落挑取系統、變性高效液相色譜儀等必備高端設備，均產自德國、美國、日本；而國產的僅有普通冰箱、電磁爐、色譜儀等低端設備。

　　 “硬件設施和保藏技術都是國際先進，和國外的差距是菌種種類的多樣性還不夠豐富。”辛玉華介紹，美國典型菌種保藏中心為純商業機構，菌種保藏的較全面、應用型也更強；德國微生物菌種保藏中心是歐洲規模最大的生物資源中心，細菌菌種保存見長；而半政府性質的荷蘭微生物菌種保藏中心，真菌菌種最為齊全。

　　 “保藏中心一方面通過各種途徑廣泛收集新物種及新用途菌株，另一方面也與國外一流的菌保中心互相交換菌種，進而補充豐富菌種種類。”辛玉華說，此前世界微生物數據中心發表了全球微生物資源數據共享北京宣言，倡導重大微生物信息化國際合作計劃，推動全球微生物資源信息化建設邁向新高度。