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发布时间：2015-11-17
——记藻类生物技术专家严小军
本刊记者 吴应清
严小军出生于江苏，在海边从小玩到大的他，对大海一直有着一种特殊的眷恋。上大学时，严小军开始选择的是化学专业，但海洋和海洋生物的兴趣让他在读研时，将专业转向了海洋化学。此后，他的学习和工作便再没有离开那片蔚蓝的大海。今年，是严小军从事海洋工作的第25年。
海洋微藻研究的苦与乐
时间追溯到2004年，严小军在浙江乐清翁垟育苗场检验微藻饵料生物是否具有设想营养价值。刚开始，育苗场的老板并不同意，严小军就用科学精神去感动他，告诉他们这样做的目的是为了让今后的育苗更加可靠。就这样，严小军和他的研究生每天一清晨就到育苗场干活，空余时间则在一起做不同饵料微藻的营养效果实验，衣服不知被汗水浸湿多少回。终于功夫不负有心人，实验得出结果，今后育苗只要选取1-2种饵料生物就可以达到更好的效果。令人意想不到的是，实验选出的饵料在当年的育苗中就取得了更好的经济效益，“这时候大家是何等的开心！”后来，他们把育苗场收集的样品带回实验室继续分析，最后看到了特定的脂类物质出现了选择性的富集，“我们知道当初提出的假设成功了！”
实验的成功无疑让每个参与其中的人都为之振奋，但殊不知，经验丰富的育苗高手——严小军的研究助手徐继林老师一开始并不看好他们的假设。这个饵料微藻是否会真的像严小军设想的一样是具有不同的饵料效果？饵料的效果是否真的来自脂类营养学的影响？徐继林将信将疑，而且他也担心在育苗场做实验是否能取得足够的支持和精细的样品。
实践是验证真理的唯一标准，实验之后徐继林相信了。“徐老师在此之后成为了这一研究的主力，即使在我们获得国家奖之后，我和他还是一直深入地探讨是否有可能进一步改进我们的技术”，通过不断努力，严小军建立了国际上最先进的微藻脂类学研究方法，从而可以筛选到了更好的饵料微藻。在福建漳州诏安，他们建立了东南沿海最大的滩涂贝类育苗基地。
那么，什么是微藻脂类学研究？国际上对于脂组学的研究出现于90年代末，主要基于液质联用的分析方法对海洋微藻全脂组成进行精准分析，该项技术曾获2002年诺贝尔化学奖，已经成为近年来广泛兴起的蛋白质组学、代谢组学的重要研究工具。而微藻脂类物质主要包括：甘油磷脂（磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰甘油）、甘油糖脂（MGDG、DGDG、SQDG）、甘油三酯、甘油甜菜碱酯（DGTS、DGTC、DGTA）、鞘脂（Sphingosine、Cer、GSL），这些物质结构多样复杂并担负不同的生理功能，脂类物质随生理条件会出现相互转化。
海洋微藻的大学问
对海洋微藻脂类的研究有三大意义：作为微藻本身及其食物链以及生物地球化学循环的重要生物指示物，作为微藻生理学代谢与营养学的重要指标，作为微藻生物能源的重要物质基础。
所以，对微藻脂类研究势在必行。严小军所在的实验室是国内最早开展微藻脂组学研究的研究团队，他门采用飞行时间质谱高精度分析的技术手段，解决了一些早期研究中无法识别的精细结构的判别特征和判别规律，也发现了一些新型的脂类结构。经过近十年的持续研究，已经形成一套完整的脂类结构的分析技术和脂组学技术体系。近年来，随着质谱技术的快速发展，鉴定极为复杂的脂类物质的结构组成为可能，同时结合不同条件下结构组变化的规律，形成脂组学新学科，是代谢组学技术中发展最快的专门领域。
目前，他们已经成为国际上较为知名的微藻脂类学研究的研究队伍，收获众多前沿发现。比如，在微藻鞘脂方面发现了一些全新的糖鞘脂结构，这些糖鞘脂结构作为新的微藻化学分类学生物指标具有重要意义，且可能与微藻抗病毒的能力有关；发展了微藻甘油三酯的精确结构鉴定方法，解决了微藻甘油三酯共流出组分的精确判断方法；在微藻脂组学研究微藻生理代谢中，发现硅藻氮缺乏是微藻生长从指数期向对数期转变的最为关键的生源要素限制因素，而并非传统认为的硅缺乏，这一发现与近期对于硅藻基因组中出现罕见的鸟氨酸循环具有科学解释的一致性，同时还观察到硅藻类是所有饵料微藻中能够在进入生长平台期后最快速积累甘油三酯，是最优良的饵料生物；在微藻分类学方面，解决了骨条藻、微绿球藻中几株形态相似种的脂类学判别难题。
对于目前已经取得的傲人成绩，严小军并没有浮躁，而是冷静地认识到，“相对于国际上一些重要的研究团队来说，我们对于微藻脂类学的研究技术已经处于尖端水平，但将微藻脂类学的研究方法放入一个更加宏观的生理学与生态学研究的问题中尚显能力不足”，美国伍兹霍尔海洋研究所的科学家采用微藻脂类学研究技术提出了蓝细菌对于磷限制耐受的新观点；以色列魏斯曼研究所的科学家利用微藻脂类学研究技术提出了颗石藻受病毒入侵的鞘脂生物合成基因横向传递的新理论……
差距虽有，但令人欣慰的是，严小军近期在对深海热液口盲虾的脂类学分析中发现了不同于光合作用层普通虾的鞘脂差异，为深海热液口盲虾的生理学适应提出了一个新的视角。
除了海藻脂类学研究，严小军的另一大创新性成果是——微藻脂肪酸甾醇同时分析，这是紧密围绕微藻营养对于贝类生长发育的一项技术创新。由于贝类在摄食微藻后可能同时对脂肪酸和甾醇都有营养需求，哪个物质对贝类的生长更为重要？这时就需要同时分析两类物质的变化规律以精确判别其重要性。如果采用传统的脂肪酸和甾醇分开测定，不仅需要两份样品做平行的独立分析，而且可能由于不同的分析批次而导致结果的系统性误差。因此，严小军在充分研究传统分析方法的基础上，发现了“如果将脂肪酸充分甲酯化之后，再直接对甾醇进行硅醚化衍生，进行一次性的GCMS分析就可以同时获得分析结果”，幸运的是，他在实际分析中发现脂肪酸甲酯和甾醇硅醚在出峰时间上分别处在两个差异显著的时段，这大大简化了物质结构判别中可能出现脂肪酸甲酯和甾醇硅醚混杂在一起而所带来的潜在麻烦。有了新的分析方法，后续的实验就顺利许多，最终研究结果发现，贝类摄食微藻后，对于特定的脂肪酸具有显著的富集作用，而对于甾醇，尤其是胆固醇，具有更加高效的富集倍率。这不仅使严小军了解到了贝类对于微藻脂类营养的一些内在规律，还为选用微藻高效营养种类指明了路径。
实现产学研的成功转化
在严小军看来，要进一步使我国的藻类资源开发利用走在国际前沿水平，我们仍然需要不断地努力，要实现这一目标，主要解决两个关键问题，一个是新型设备的产业链改造，我们所知，目前企业在自动化控制方面已经达到一个较高的水平，但是在新型加工工艺装备方面，仍然依靠进口设备，缺乏自主知识产权，“短时间内无法改变这种局面，但需要下决心改进工艺设备的高端化”。
另一个问题是研发成果的产业化。“相比于老一辈科学家而言，我们更加注重学术成果，但对于产业发展的紧密结合做得不如前辈好。”近五年来，有趋势表明，科研成果的产业化在得到有效地推进，“大家有理由相信，新产品新工艺的产业化将进入一个快速发展的新时期。”
如今，严小军正在进行3项产学研合作的探索。针对螺旋藻红球藻高质量培养与加工技术，2011年与云南程海丽江程海保尔生物开发有限公司合作，共同申报发明专利16项，包括“大规模培养雨生红球藻和转化虾青素的装置及其方法”“一种螺旋藻培养基循环利用的方法”“一种养殖螺旋藻越冬复壮保种的培养基”……研究掌握了螺旋藻重金属积累溯源的主要途径，突破了螺旋藻重金属的减除技术，极大地改进了螺旋藻的产品质量和废水处理技术。
针对海藻生物活性物质与海藻工业技术，2012年与山东日照洁晶集团股份有限公司合作，重点针对海藻化工行业产品种类趋同、利润低下、工艺耗水量大等问题，提出了将传统海藻工业老三样“海藻酸钠、甘露醇、碘”提升为新三样“岩藻黄素、褐藻多酚、岩藻多糖硫酸酯”的产业合作创新构想。
针对微藻饵料营养供应技术，2012年与福建宝智水产科技有限公司合作，共进行了10余种滩涂贝类苗种培育，其中3个品种为首次进行规模化生产，无论是苗种的质量还是经济效益均居全国同行业首位，2014年各项产品年销售额突破5000万元。建成了东南沿海规模最大的滩涂贝类育苗基地、全国滩涂贝类行业中唯一一家温控车间——“循环温控新品种培育车间”。
打开海洋生物科学研究的一扇窗
2013年，在北京生物芯片国家工程研究中心程京院士的指导下，严小军领导建立了生物芯片北京国家工程中心宁波分中心——我国唯一的海洋领域的生物芯片分中心。该中心的目标是将生物芯片技术应用于生态环境、生物育种、海水养殖病害快速检测等领域，是海洋生物技术科学研究和产业化的一个重大机遇。
生物芯片为何物？简单来说，生物芯片就是一种将多数的生物分子探针取得快速检测的方法和技术，最主要的是DNA探针微阵列技术，芯片的制造和检测技术包括了材料学、化学、分子生物学等多学科的技术手段。其应用主要包括“物种的快速检测”和“生物生理学变化的多参数变化规律测定”两个方向，用途十分广泛。
中心成立以来，严小军团队已成功建立基于LAMP-LFD技术的蓝藻有毒水华的监控新技术。目前，有多位教授承担了国家级生物芯片的重大科技计划，取得了很大进展。其中，张德民教授采用生物芯片技术，提出了基于微生物群落结构变化的海水养殖健康诊断新方法，对于东海近海海域提出了基于微生物分子区系结构的区域划分方法。程京院士将生物芯片技术应用于海洋，可能在生态环境诊断、生物病害筛查、生物探矿、海洋微型生物快速鉴定等领域具有广阔的用途，“生物芯片技术有望在‘十三五’期间实现在海洋领域的产业化突破。”
今年以来，严小军担任了宁波大学副校长，主要分管国际教育和宁波海洋研究院的筹建，工作异常繁忙，“但对于科学研究和学生培养，仍然是我心中关注的中心”，作为一个科研人员，严小军很赞同这样一个观点，“做学问要有好奇心、学术荣誉感、社会责任感”。好奇心是要对自己研究的事情有浓厚的兴趣，学术荣誉感是要对自己发表的研究结果有一种自信和珍惜，社会责任感就是要时刻关注自己的研究是否可以应用于社会经济，“这三条也是我培养学生的育人理念”。
工作之余，他仍然会保持每天看科学文献、查看课题进展报告、修改研究论文的习惯，这种长期养成的习惯到现在他觉得是一种充实感。闲暇时间对严小军来说是种奢侈，他喜欢看哲学和历史书籍，下围棋和散步健身。“但这样的时间似乎越来越少啊！”
未来，严小军的工作重点一定离不开“创新”与“产业化”，他深感新技术的日新月异所带来的压力，同时这也是动力，鼓舞他继续在目前的研究领域进入深入研究，发现新机理和新知识。积极关注生物学科领域的新技术，并与企业的合作实现更高水平的产业化，是他致力于我国海洋生物技术新兴产业的更高目标。严小军爱大海，更爱他的海洋生物工程，他在用他的行动为海洋的发展平添一抹美丽的蓝色。
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