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关键词:酿酒葡萄;高产栽培
中图分类号:S359 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20150833101
自20世纪90年代以来,与法国著名葡萄产区波尔多处在同一纬度上的山东省高密市酿酒葡萄产业,随着葡萄酒市场的走红而悄然崛起。2000年,全市酿酒葡萄种植规模达到了1333.3hm2,产量达到3万多t,一跃成为全国重要的酿酒葡萄生产基地。前几年,由于酿酒葡萄价格下滑,种植面积有所减少,但近几年随着酿酒葡萄价格的上涨,种植面积又有所扩大。而且随着种植技术的提高,葡萄的质量和产量均有了显著增长,每667m2产量从原先的1500kg左右增加到2500kg左右,有的达到了5000kg以上。高密酿酒葡萄高产栽培技术主要是:
1 种植的注意事项
1.1 基地的选择
酿酒葡萄生产基地,选择土壤质地为通透性良好的砂壤土或沙质黏壤土,灌溉用水水质良好,环境质量状况良好。
1.2 种植的品种
酿酒葡萄以赤霞珠、蛇龙珠、法国兰、公酿一号等优质、抗病、抗虫品种为主。
1.3 栽植的密度
酿酒葡萄行距1.8~2.2m,株距0.5m,一般每667m2种植650株左右。
1.4 整地施基肥
为了使葡萄根系有较好的生长条件,栽植前应深挖沟,深翻改土,要求沟宽度0.6~0.8m,深度0.6~0.8m。挖沟时,将熟土与生土分开放置。回填时,60cm的沟,沟底铺8~10cm厚的植物秸杆,然后回填40cm的熟土,再按每667m2填入充分发酵成熟的厩肥4000kg,同时加入40kg复合肥料,并与熟土相拌,最后填入熟土与地表相平。
1.5 栽植
于4月中旬、下旬,选择枝蔓成熟、根系发达的一年生苗木栽植,视苗木根系含水量用清水浸泡至根系水分达到饱合,然后在定植沟按株距挖小坑。按实后及时灌水,隔天再灌水1次。
2 田间管理
2.1 栽植后第1年管理
2.1.1 灌水
4月上旬、中旬,浇水。
2.1.2 摘心
5月中旬至6月初,按照单、双壁篱架的整形要求,当嫩梢达到10cm且没有第2个新梢发生,应将生长点摘去,以促使生成2个主蔓。
2.1.3 建架、绑缚
6月上旬、中旬,一次性建好永久性立架。方法是顺向每6m埋一水泥立柱。为加速幼苗的生长,当新蔓长度达到20cm时,应及时用尼龙绳引缚,使其直立生长。注意每株最多保留2~3个健壮新蔓培养成将来的主蔓,其余抹除。
2.1.4 去膜、松土、锄草
6月中旬、下旬,地温已明显增高,及时去掉地膜,同时除草、松土、保墒。
2.1.5 绑蔓摘心(7月初)
葡萄生长势强,在生长期间,可发出多次副梢,因此,要及时加以整理,要随时将2个主蔓均匀的绑缚在架面上,避免交叉;对主蔓以下发出的副梢一律留一片叶摘心,同时,去掉卷须。
2.1.6 追肥、灌水、松土、锄草
7月15日前后追肥,每667hm2用复合肥35kg,方法是距苗木15~20cm开10cm深的环形浅沟,将肥料均匀撒入后覆土并灌水(可结合降雨进行),及时松土锄草。
2.1.7 绑蔓摘心(7月中旬、下旬)
分两次进行,方法及内容同前。另外,当主梢长度达到70~80cm时,对主梢进行摘心,摘心后,顶端发出的可副梢,允许保留2~3个,在适当时期对这些副梢留4~5片叶摘心。
2.1.8 灌水(7月下旬)
下旬初,如无降雨过程,应灌透水1次,在土壤瘠薄和保水能力差的地块更应如此。
2.1.9 绑蔓、摘心(8月中旬、下旬)
主梢保留的2~3个副梢进行摘心后发出的第3次副梢,仅留一个继续生长,其余留2~3片叶摘心。其余部位的副梢仍留一片叶摘心。
2.1.10 主梢摘心(9月中旬、下旬)
为促使枝蔓成熟、芽子饱满,应将主梢顶端所有嫩尖摘去。
2.1.11 施基肥(9月上旬、中旬)
方法是距苗木30cm的两侧挖深宽各30cm的沟,将肥料及植物秸杆施入覆土后灌水。施肥量:每667m2施腐熟厩肥4000kg以上。
2.1.12 冬剪(11月上旬)
在枝蔓及芽眼充分成熟的情况下,酿酒葡萄一般剪留长度为60~70cm,粗度以剪口处准,最好达到0.7cm,原则上细的短留,粗的长留,酿酒葡萄最长不超过80cm以上。剪留枝蔓粗长度的比值为1:100mm,主蔓周围的副梢一律由基部剪除。
2.1.13 灌水(11月上旬、中旬)
11月上旬、中旬,灌水,防寒前灌足防冻水。
2.1.14 防寒(11月下旬至12月初)
幼树应较成龄树早3~5d,方法是将枝蔓顺行向压倒,上面覆盖20~30cm的细土,注意要将枝蔓盖严,不可用土块代替。防寒结束后,要将园内的残枝落叶清扫干净,深埋或烧毁,以更有效地消灭冬病虫。
2.2 栽植第2年后管理
2.2.1 追肥灌水(4月上旬、中旬)
沿树干向四周开数条10cm浅沟,每667m2追施复合肥35kg,将肥料均匀撒入后覆土。追肥后,及时灌水,促进肥料迅速分解被根系吸收。
2.2.2 抹芽(4月中旬)
萌芽后,展叶前,将一个芽位上的双芽、三芽选留1个生长健壮、角度好的,其余抹除。
2.2.3 疏蔓、定梢、绑蔓、摘心(5月上旬)
10日以前,已分辨出有无花序,为照顾产量,可将过密的、较弱的、无花穗的新蔓疏去。疏蔓后,新蔓间距保持20cm左右,定梢后,要及时进行绑缚。为了提高座果率,在花序以上6~9片叶摘心。同时,去掉穗尖。
2.2.4 灌水(5月上旬)
开花前,灌透水1次,以提高座果率,加速枝蔓及果实生长。
2.2.5 松土(5月中旬)
疏松土壤,增温保湿,保持树埯整洁无草。
2.2.6 摘心、绑蔓、去卷须(6月中旬、下旬)
此时为幼果膨大期,果穗前方的副梢及其它部位的新梢上发出的副梢,留一片叶反复摘心,同时去掉卷须。然后将新蔓均匀地、及时地绑缚在不同部位的架面上,以更好地通风透光。
2.2.7 追肥、灌水(7月中旬)
每667m2追施复合肥35kg。沿树干向四周开数条10cm浅沟,将肥料均匀撒入后覆土。然后灌透水,松土保墒。
2.2.8 摘心,绑蔓,去卷须(7月下旬)
主梢延长梢也应摘心,长度以80~100cm为宜。
2.2.9 施基肥(9月中旬、下旬)
在距树干50cm处的两侧,开深宽各40cm的沟,每667m2腐熟厩肥4000kg,复合肥料40kg。然后覆土。此时,果实成熟或接近成熟,不需大水灌溉。
2.2.10 采收(9月下旬~10月上旬)
根据果实的成熟情况,摘除烂果、病果,及时采收。
2.2.11 冬剪(12月~翌年1月)
延长梢按长度和粗度进行修剪,直立生长的剪留70cm左右,侧生的剪留20~30cm,其它梢剪留5~10cm,剪口粗度必须保证0.7cm以上,侧生蔓要保持适宜密度。冬剪的同时,将留下的母蔓的绑缚物剪掉,使之脱离架面。
3 病虫害防治
酿酒葡萄病虫害防治采取以农业防治措施为主的综合防治措施。
关键词戈壁酿酒葡萄;冬季;整形修剪;技术规范
中图分类号S663.105.1文献标识码B文章编号 1007-5739(2011)01-0172-02
1范围
该规范规定了酿酒葡萄冬季整形修剪要求的术语和定义、架型与树形选择、整形修剪等技术要求。该规范适用于嘉峪关市戈壁酿酒葡萄规范化栽培。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过该规程的引用而成为该规程的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于该规程,凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用该规程。如GB15618土壤环境质量规范;GB5084农田水质灌溉规范;GB3095环境空气质量规范;GB9137保护农作物的大气污染物最高允许浓度 ;GB4285农药安全使用规范;GB8321农药合理使用准则。
3术语和定义
3.1树形
葡萄树形是指多年生骨干枝蔓的排列形式,即一株葡萄究竟是什么样的树形,要依其主干、主蔓、侧蔓的空间分布而定。伴随树形的概念,葡萄的枝蔓也有一些特殊的叫法:一是龙干,又称龙蔓,为龙形植株或单干形植株所特有。植株由地面或基部分出1个或数个粗大的茎干,可呈水平、倾斜或直立状态,其上隔一定距离均匀分布结果部位。因此,龙干实质上就是一个结果枝组的多年生蔓。二是龙爪枝,又称为多年生短基枝。在主、侧蔓或龙干上隔一定距离均匀分布的较粗而短的多年生蔓,它们是由结果母枝经过连年短梢修剪后形成的,或由替换枝组经过更新后保留的基部多年生部分组成。多年生短基枝在龙干上常呈兽爪状排列,故俗称“龙爪枝”,它们是构成结果枝组的基础。
3.2整形
把树造就成一定形状的过程,称之为整形,主要借助不同的修剪方法来实现。因此,广义的修剪包括整形,而狭义的修剪与整形相并列,两者合称整形修剪。
3.3修剪
除去葡萄活的枝蔓、新梢、叶片及其他营养器官等措施都称为修剪。通常除去干枯死枝,不算是修剪,因为这种修剪并不影响树体的生理活动和行为。把除去未成熟的果穗和花序,称之为疏花疏果。拉枝、缚枝、弯枝等因具有修剪的某些生理作用,也被划为修剪的范畴。把某些具有修剪作用的化学药剂处理措施,特称为化学修剪。
3.4架式
用于支撑葡萄枝蔓生长的支架形式,简称架式。架式类型很多,不同的架式要求有不同的树形与之相适应,而同一种架式在不同地区可能采用的树形也不一样。
4冬季修剪量的确定
采用计划产量法来确定单株或单位面积留芽数。计划产量要依据品种、树龄、栽培管理水平和以往产量综合考虑,根据计划产量和栽培密度确定单株产量,再按以下公式确定单株的留芽量:
Y=Q/PK[1-0.01(A+B)]
式中,Y为留芽量;Q为单株产量(kg);P为果穗平均重(kg);K为结果系数;A为芽眼死亡率(%);B为好芽未萌发率(%)。上式中,1-0.01(A+B)可以近似看作萌芽率,即不考虑各种灾害(如冻害)引起芽的死亡情况,这样公式可简化为:Y=Q/(PKM),其中M为萌芽率。
以上修剪量的确定方法都只限于芽眼数目多少,并未考虑所留枝条的数目。在芽眼数一定的情况下,不同剪留长度直接影响所留枝梢数目。相反,所留枝梢数目不同,其剪留长度也就不同。枝条数目越多,则基部芽眼所占比例就越多。母枝基部芽眼的萌发率和结实率常常较低,而中上部较高。不同整形方式,所要求修剪方式(枝条所留长短)不同,不同品种对不同修剪方式的反应不一。因此,当芽眼数量确定后,尚需认真确定所留母枝数目。其他修剪方式则较难,需要一定的经验积累和试验比较。
5冬季修剪基本技术方法
5.1中短截(中短梢修剪)
即一年生枝剪去一段留下一段的剪枝方法。短截可分为极短梢修剪(留1芽)、短梢修剪(留2~3芽)、中梢修剪(留4~6芽)、长梢修剪(留7~11芽)和极长梢修剪(留12芽以上)。
5.2疏剪
把整个枝蔓(包括一年和多年生枝蔓)从基部剪除的修剪方法,称为疏剪。疏剪的主要作用:一是疏去过密枝,改善光照和营养物质的分配;二是疏去老弱枝,留下新壮枝,以保持生长优势;三是疏去过强的徒长枝,留下中庸健壮枝,以均衡枝势;四是疏除病虫枝,防止病虫危害和蔓延。
5.3缩剪
把2年以上的枝蔓剪去一段留一段的剪枝方法,称为缩剪。缩剪的主要作用:一是更新树势,剪取前一段老枝,留下后面的新枝,使其处于优势部位;二是防止结果部位的扩大和外移;三是具有疏除密枝,改善光照的作用,如缩剪大枝尚有均衡树势的作用[1-2]。
6枝蔓更新
6.1结果母枝
结果母枝更新的目的在于避免结果部位逐年上升外移和造成下部光秃,修剪方法有双枝更新和单枝更新。一是双枝更新。结果母枝按所需要长度剪截,将其下面邻近的成熟新梢留2个芽短剪,作为预备枝。预备枝在翌年冬季修剪时,上一枝留作新的结果母枝,下一枝再行极短截,使其形成新的预备枝;原结果母枝于当年冬剪时回缩掉,以后逐年采用这种方法依次进行。双枝更新要注意预备枝和结果母枝的选留,结果母枝一定要选留那些发育健壮充实的枝条,而预备枝应处于结果母枝下部以免结果部位外移。二是单枝更新。冬季修剪时不留预备枝,只留结果母枝。翌年萌发后,选择下部良好的新梢,培养为结果母枝,冬季修剪时仅剪留枝条的下部。单枝更新的母枝剪留不能过长,一般应采取短梢修剪,不使结果部位外移。
6.2多年生枝蔓
经过年年修剪,多年生枝蔓上的“疙瘩”、“伤疤”增多,影响输导组织畅通;另外,对于过分轻剪的葡萄园,下部出现光秃,结果部位外移,造成新梢细弱,果穗果粒变小,产量及品质下降,遇到这种情况就需对一些大的主蔓或侧枝进行更新,包括局部更新和全部更新。一是局部更新。凡是从基部除去主蔓进行更新的称为大更新。在大更新以前,必须积极培养从地表发出的萌蘖或从主蔓发出的新枝,使其成为新蔓,当新蔓足以代替老蔓时,即可将老蔓除去。对侧蔓的更新称为小更新。一般在肥水管理差的情况下,侧蔓4~6年需更新1次,一般采用回缩修剪方法。二是全部更新。对于衰弱的多年生老树,已经没有结果能力,可以对主干或主蔓全部更新,培养新树。培养主干(主蔓)基部地面附近的新梢,促其健壮生长,待新梢培养2~3年进入结果期时,可将衰弱老干、老蔓全部去掉,实行一次性全部更新。
6.3盛果期树
盛果期树修剪主要保持丰产树形,调节营养生长与结果的关系,达到丰产、稳产、优质、壮树的目的;适当调节和更新结果枝组,以修复损伤,延长丰产年限。冬剪时,要疏除下垂枝、生长衰弱枝、过密和位置不当枝。选留生长健壮枝,培养中庸枝作为结果母枝。各主蔓上选留结果枝组3~4个/m,每结果枝组留2个结果母枝。根据枝的密度和空间大小进行修剪,枝条少空间大,可实行双枝更新,反之可单枝更新。
7冬季修剪技术
按照倾斜式独龙蔓整形需要(按照“一年苗、二年条、三年初形、四年初果、五年丰产”的管理模式),依据各个不同区域的现状,分为以下具体冬季整形修剪技术。
7.1一年生
一年生栽培灌区的修剪主要以平茬修剪为主。对营养袋苗定植的区域修剪时,主蔓成熟较好、成熟枝条基部粗度在0.7 cm以下的剪留1~2个芽;成熟枝条基部粗度在0.7 cm以上的可剪留2~3个芽,但要求剪口粗度必须在0.5 cm以上。基部粗度在0.9 cm以上的可剪留4~5个芽(下一年抹芽尽量靠近地面)。对于成品苗定植的地块,枝条成熟节较少的,可剪留4~6个芽(下一年抹芽到最后定枝尽量靠近地面),剪口粗度必须达到0.7 cm以上,对于枝条成熟节较多、木质化程度高的植株,距地表10 cm、粗度1.1 cm以上的剪留6~12个芽,但高度不得超过40 cm。对于嫁接苗定植的地块,枝条成熟节较少、接口位置较低、不利于压倒埋土的植株,可剪留2~4个芽(下一年抹芽到最后定枝尽量靠近地面),剪口粗度须达到0.5 cm以上。对于枝条成熟节较多、木质化程度高、接口位置较高、易于压倒埋土的植株,新梢可剪留6~8个芽(剪口粗度大于0.7 cm),或距离地面40~50 cm处剪截,但高度不得超过50 cm。
7.2二年生
二年生葡萄栽培灌区的整形修剪要求剪口粗度必须在0.7 cm以上。所有二年生葡萄的修剪高度必须在第1道铁丝以上35 cm处剪截。距地面30 cm以下的所有副梢修剪干净(冬季下架后一律朝南放平压倒埋土)。具有结果母枝的可适当选留结果母枝。结果母枝的剪留长度为2~3个芽,剪口粗度必须达到0.8 cm以上。每个主蔓上结果枝组独蔓的不超过6个,双蔓的每个主蔓上不超过4个。
7.3三至多年生
三至多年生葡萄栽培灌区的整形修剪要求结果枝组剪口粗度必须在0.7 cm以上。主干上可选留结果母枝。结果母枝的剪留长度为2~3个芽,剪口粗度必须达到0.7 cm以上。每个主蔓上结果枝组独蔓的不超过5个,双蔓的不超过4个。
8冬季修剪的步骤及注意事项
8.1冬季修剪步骤
葡萄冬季修剪步骤可用四字诀概括为:一看、二疏、三截、四查[3-4],具体如下:一看即修剪前的调查分析。要看品种、看树形、看架式、看树势、看与邻株之间的关系,以便初步确定植株的负载能力,以大体确定修剪量的规范。二疏是指疏去病虫枝、细弱枝、枯枝、过密枝、需局部更新的衰弱主侧蔓以及无利用价值的萌蘖枝。三截是根据修剪量的规范,确定适当的母枝留量,对一年生枝进行短截。四查是即经修剪后,检查是否有漏剪、错剪,若有,则及时进行补剪。总之,看是前提,做到心中有数,防止无目的操作。疏是纲领,应依据看的结果疏出轮廓。截是加工,决定每个枝条的留芽量。查是查错补漏,是结尾。
8.2注意事项
在修剪操作中,应当注意如下事项:一是剪截一年生枝时,剪口宜高出枝条节部3~4 cm,剪口向芽的对面略倾斜,以保证剪口芽正常萌发和生长。在节间较短的情况下,剪口可放至上部芽眼上。二是疏枝时剪、锯口不要太靠母枝,以免伤口向里干枯而影响母枝养分的输导。三是去除老蔓时,锯口应削平,以利愈合。不同年份的修剪伤口,尽量留在主蔓的同一侧,避免造成对口伤。四是所有修剪必须保证有利于翌年出土上架。
9参考文献
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[2] 姚佐才,周进华.葡萄的冬季整形修剪技术[J].安徽农业,2004(3):9.
关键词:酿酒酵母;生物质能源;工程菌种;育种;生物质能源 文献标识码:A
中图分类号:TS261 文章编号:1009-2374(2016)04-0067-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.04.034
酿酒酵母被广泛应用于食品行业及酿酒行业,人们一直以来都在利用各种技术对其进行选育和改良,诸如传统诱变、自然选育等,研究人员更是试图寻找优良的菌株应用于食品等行业的生产。近年来,基因技术的快速发展使人们在分子层面上对酿酒酵母更加了解,酿酒酵母作为经典模式生物其基因序列已于1996年完成。此外,当今社会能源资源大量消耗,环境问题日益突出,寻找可再生新能源已是人们摆脱能源危机的重要途径,乙醇作为生物质能源代替化石燃料已成为人们的普遍共识。尽管目前有很多种生产乙醇的方法,使用的工程菌种也多种多样,但是酿酒酵母产生乙醇的方式仍然是最有效的途径。因此,利用现在的基因技术对产乙醇的酿酒酵母进行改造,力求提高乙醇的产量,不仅对食品酿酒行业产生巨大的影响,同时对缓解能源危机也产生深远的影响。所以近年来在酵母方面的研究大多着力于改良提高酿酒酵母的乙醇产量。本文梳理了近年来酿酒酵母的研究进展,以期为广大研究者提供研究思路。
1 酿酒酵母的选育
1.1 酿酒酵母的常规育种
一直以来,人们利用各种方法选育优良菌株,常规育种技术包括自然选育和诱变育种,自然选育是外界环境对菌种的选择,也是生物生存的法则,利用生物内部诸如半保留复制、DNA修复等机制产生的不定向变异,经定向筛选保存留下有利的变异,从而获得有利的优良工程菌种,常规育种是目前人们获得优良菌种的简单有效的方法。
诱变育种是利用外在的条件诸如物理的、化学的手段对菌种施加外源影响,增加突变频率再来选择优良菌种的方法。我们经常使用的紫外诱变来对酿酒酵母进行筛选。李艾,李云凯等以实验室保存的酿酒酵母菌种为原始菌株利用紫外诱变,获得了一株高温下仍高产乙醇的菌株。另外,利用诱变育种和基因重拍技术相结合即紫外诱变筛选出耐高温且产量高的菌株,再进行杂交获得产量优异的菌株。
1.2 原生质体融合
原生质体融合是人们利用两个不同的原生质体在克服细胞壁的天然障碍后进行融合,由于其集中了两核的遗传物质,能够获得更多的遗传信息,产生更大的遗传优势,同时也克服远源不能杂交的障碍。挑选性能较好的酿酒酵母菌株,利用原生质体融合技术,可以为我们提供性能优异的高产酿酒酵母菌株。Choi等早已利用此技术将贝酵母(S.bayanus KCMM12633)原生质体和酿酒酵母(S.cerevisiae CHY1011)原生质体进行融合获得的CHFY0321菌株具有较高的发酵性能,乙醇产量得到较大的提高。原生质体融合为我们选育酿酒酵母提供了一条新的途径。
2 基因工程选育酿酒酵母
基因工程应用广泛。基因工程即基因拼接技术,是现代一门新型分子生物技术,它利用分子遗传学理论,将体外的外源基因经质粒构建后导入细胞内,获得转基因细胞,由于基因在体外构建,可以更好地按自己的目的去设计我们所需的产品。近年酵母的分子生物研究进展揭示了在酿酒酵母的GC含量较高的地方发生基因重组的频率较高其中在16条染色体中较短的染色体相对整个基因组水平其重组频率较高。这为我们对酿酒酵母的改良提供了研究方向,利用这些容易发生重组的基因区可以让我们筛选到较好的产乙醇菌株。徐国强、吴满珍等利用功能基因组学的方法研究了酿酒酵母的116个单基因缺失菌株发酵试验,其结果表明不同的缺失基因,乙醇产率会有较大的区别,尽管没有进行大规模的试验,但这为研究人员利用基因工程技术对酵母菌株进行改良提供了基础。例如,与酿酒酵母乙醇产率相关基因hsf1过量表达后,乙醇的产量大大增加,其产物耐性增强,并且产物的高温耐性也增加。如果敲除酿酒酵母的gpd1和gpd2基因(这两个基因控制碳流方向)反而可以获得更高的乙醇产量。我们对酿酒酵母的产物耐性的相关基因已经有所了解,对于与酿酒酵母产物耐性有关的诸多基因,如果我们单从考虑某一个基因或者某一类基因都不能获得更好的发酵用菌株。现有研究已经通过基因技术对一种酵母的基因组进行改良,并且取得了较为理想的效果。如Wei等对克鲁斯假丝酵母的多个基因进行改造,所获得的菌株在各个方面的性能都显示出了比野生型菌株更加优异。
除此之外,利用基因工程技术对酿酒酵母进行定向改良已是我们的研究热点,高丽丽等就通过基因敲除和反义RNA技术在酿酒酵母细胞内影响ERG7基因。再者对于酵母来说,其代谢过程也是由诸多相关基因构成的,有研究就对代谢过程进行了定向改造,通过对酿酒酵母代谢过程的转录因子SPT3进行随机突变,然后筛选到了耐乙醇性能的菌株,这项研究为我们利用基因工程改造酿酒酵母又提供了一个靶基因。
酿酒酵母发酵过程中有乙酸和甘油两种主要副产物,曹罗元等人通过构建反义表达载体抑制酿酒酵母Y01工程菌中甘油脱氢酶关键基因GPD1转录,同时删除了酿酒酵母DY1工程菌中的乙醛脱氢酶ALD4基因,抑制了酵母发酵中甘油的产量,进而获得了乙醇产量更高的新型工程菌株――DRY01,其相对原种Y01甘油产量降低了19%,乙醇产量提高了14%。这意味着通过改变酿酒酵母的代谢方向可以更好地利用甘蔗等高糖类植物更高效的生产乙醇。此外影响酿酒酵母大规模生产乙醇的还存在经济问题,目前酿酒酵母生产乙醇主要依赖谷物和甘蔗等高糖类植物,这些植物本身就是粮食或经济作物,用来生产乙醇未免过于浪费资源,而且成本很高,这与人们追求廉价、清洁可再生能源的目的相抵触。野生型酿酒酵母只能有效利用葡萄藤发酵乙醇,但是不能利用木糖。理想情况下应该使用大量废弃的农产品的副产物,例如秸秆、稻壳、叶片等。限制大规模使用此类副产物的主要问题是需要先经稀酸水解木质纤维素才能被酿酒酵母有效分解,这既增加成本又破坏了环境。为了解决这个问题,需要为酿酒酵母增加木糖代谢途径。陆亮、涂振东等人通过将导入5种外源的木糖代谢基因(平滑假丝酵母中的木酮糖激酶基因xks1、热带假丝酵母中的木糖醇脱氢酶基因xyl2、树干毕赤酵母中的木酮糖激酶基因xks1、酿酒酵母内源的转醛酶基因tal和转酮酶基因tkl1做成转基因工程菌),随后在木糖/葡萄糖比例为1∶5的碳源培养基中,乙醇得率为74.85%,有效糖利用率为96.78%,较为有效地利用了木糖。此外区健发、朱明军等人通过RACE获得了葡萄牙假丝酵母、管囊酵母和红法夫酵母中的新型木糖还原酶(XR)、木糖醇脱氢酶(XDH)基因,并联合嗜热厌氧杆菌的木糖异构酶(XI-PB8),将其重组到酿酒酵母中,获得同时具有三条外源木糖代谢途径的重组工程菌,并证明了其具有木糖代谢能力。
3 结语
在大力开发生物质能源的背景下,我们需要尽可能地提高生产乙醇的效率,这其中涉及改造酿酒酵母的耐性、产物抑制效应、更广泛的发酵底物、提高碳源利用效率等。目前虽有一些生物能源公司发酵获得乙醇或甲醇,但由于其发酵是使用大量粮食作物作为底物,在社会上饱受抨击,所以最好的方式是将能源生产和环境保护相结合,尽量利用农业生产中的废弃物如秸秆、叶片、叶柄、木屑等木质纤维素发酵,但是野生的酿酒酵母不能代谢纤维素,所以近期的研究热点是通过基因工程的方式将外源的木糖代谢相关基因导入酿酒酵母形成转基因工程菌种。目前此类研究发展很快,研究人员已通过各种途径获得了一些能够利用木糖的工程菌,虽然还存在一些产量低、性能不稳定等生产工艺问题,尚不能投入实际使用,但是通过基因工程的方式将外源的木糖代谢相关基因导入酿酒酵母,形成转基因工程菌种,进而有效利用纤维素资源的方式,是解决生物质能源的一种有效途径。
参考文献
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我县酿酒葡萄发展从年起步,作为“三个一万”工程之一,列入农业主导产业发展的重点项目,坚持行政推动、组织发动、示范带动、大户促动等方式,推动了酿酒葡萄产业的快速发展。据今年4月份的初步摸底调查,截止年1月底,全县酿酒葡萄面积发展到26000多亩,其中挂果面积3000多亩,栽杆拉丝面积达到9000多亩。预计今年的挂果面积可以达到6000多亩,开始进入收益期。
总结这几年酿酒葡萄产业发展,主要有以下特点:
1、起步难。我县酿酒葡萄基地建设起步于上世纪70年代初,是依托县葡萄酒厂建立起来的,以红、白玫瑰为主打品种。但由于市场因素和管理问题,进入上世纪90年代后,酒厂和基地先后破产损毁。这段发展历史一方面证实了我县北部塬区确实是酿酒葡萄的适生区,另一方面发展中的波折也给今后的发展造成了潜在的“困难”。所以,在新的酿酒葡萄基地起步阶段就面临前所未有的困难:①群众认为产业前景不明朗,担心今后出现“卖果难”;②群众对以“三株”系列为主打的酿酒品种不了解,管理技术不熟悉;③大面积发展酿酒葡萄周期长,投资大,正常年份3年初挂果5年见成效,属于长效产业,群众不愿做长期投资。这也是连续3年未完成“一万”工程的重要原因。
2、布局好。酿酒葡萄基地主要分布于渭北旱腰带——酿酒葡萄的最佳适生区内,而且相对集中连片,初步形成了规模效益。特别在白王齐家寨、蒋路张沟、龙泉龙源、口镇郭塬、王桥北峪等村形成了几个相对规模较大的酿酒葡萄基地。
3、机制活。目前,全县新建酿酒葡萄基地以公司、大户建基地为主,占到总面积的80%,农户发展仅占20%,企业或大户以土地经营权流转取得土地,深化了农村改革,解决了酿酒葡萄基地建设投资不足、群众积极性不高的问题,涌现了金田现代农业股份有限公司和王桥北峪农业发展公司、炜龙农林科技发展有限公司等土地经营权流转的典型和酿酒葡萄发展先进企业。
4、效果好。已受益的白王齐家寨等群众和企业,切切实实地看到了效益,得到了实惠。现实的情况表明,发展酿酒葡萄产业决策是正确的,前景是美好的。
二、必须正视存在的突出问题
当前,酿酒葡萄产业发展还存在许多突出问题需认真研究解决。
一是规模偏小。经过4年多发展,截止目前,全县酿酒葡萄总面积达到2.6万亩,其中挂果面积不足7000亩,含年度新栽面积近万亩,3年后才能形成现实的挂果面积,如果今年下半年确保完成1万亩发展任务,赶年年底形成3.6万亩的酿酒葡萄面积,年就有近3万亩挂果,其中1万亩形成稳定的生产能力,按每亩2000斤产量计,预计年酿酒葡萄产量达到2万吨。但这些与张裕公司的预期要求还有一定差距。按目前的发展态势,根据市场要求和立地条件,当前和今后几年建设4至6万亩酿酒葡萄基地完全是有可能的。所以,扩大规模仍然是目前的重要任务之一。
二是管理滞后。由于群众对酿酒葡萄产业的管理技术还不完全掌握,加上前三年投资较大,果园管理滞后的问题普遍存在。表现在:①第一年栽杆拉丝没有完全落实。70%的面积没有做到当年栽植当年上架,延迟了挂果时间,早期栽植的金田公司和白王发展的面积大多第一年平茬,第二年栽杆,第三年还难以达到初挂果的效果。②关键技术推广还不到位。主要是树形整修、病害防治、及时灌水、鸟虫防护、适时采收等技术措施没有跟上,特别是秋季果实成熟期病害、鸟害可能导致果园绝收或产量、质量严重下降。③果园管理规范还不健全。从栽植到中期管理到采摘一系列符合我县实际的技术规范没有全面推广。建园标准偏低、质量不高的问题普遍存在。
三是投资不足。建设酿酒葡萄基地受投资的影响很大。水利设施滞后和果园标准化建设不到位成为当前制约葡萄产业健康发展的重要因素。当前主要是硬件投资不足,包括公共基础设施和企业(群众)投资。公共设施主要是水利设施投资,企业和群众投资主要是果园栽杆和拉丝投资不能及时到位。尽管酿酒葡萄为旱作农业,但苗期供水和果实膨大期供水非常关键,水的问题就成为目前规模扩张期的主要制约因素。这部分投资大多属于公共投资,需要产业扶持资金的倾斜。另外,栽杆和拉丝每亩投资近千元,对群众和企业来说是一次集中而且大量的一次投入,应该予以投资补贴。
四是优惠扶持政策难以落实。目前,我县关于扶持葡萄产业发展的优惠政策主要偏向于集中连片的设施配套,对群众和果园管理方面的扶持和补贴还没有,而且实践中缺乏可操作性。加上扶持葡萄产业发展的资金也没有很好的整合捆绑使用,直接影响了葡萄基地建设进度。
三、关于今后的工作重点和政策建议
(一)继续扩大规模。坚决完成或超额完成今年1万亩酿酒葡萄基地建设任务。—年再发展2万亩,最终达到6万亩,建成西北最大、最好的酿酒葡萄基地。
(二)大力推广关键技术。一是实施果园标准化建设工程。重点抓好果园的规范化运行管理,从建园开沟到施肥、栽桩拉丝,必须标准化管理。二是大面积推广营养钵栽植。年我县大面积推广营养钵栽植的实践表明,只要坚持覆膜带水栽植,营养钵栽植是一项更可靠、成活率更高的实用技术,风险小、技术可靠。结合我县实际,每年4月底到5月25日前是栽植的最佳时机,今后要大面积推广。三是全面推行果园的科学管理。包括整形拉枝、病虫害防治、防鸟网等要全面落实。
(三)积极推广节水技术。一方面要加大对水利等基础设施的投入,确保所有基地有水源。另一方面要大力推广节水技术。结合土地复垦搞好土地平整,塬区实施台塬梯田工程,有条件的推广滴灌工程,建设集雨窖、蓄水池,确保每一个基地都能浇上救命水、丰产水。
(四)加大投入,不断完善优惠扶持政策。尽管酿酒葡萄产业是一个朝阳产业,但由于其前期投资较大,生产周期长,建园到挂果需要3—5年,亩均投资近5000元,所以需要予以必要的扶持。年县上出台了相应的扶持政策,但由于资金到位差、难以操作等因素,给葡萄产业造成一定影响。为此,提出以下优惠政策建议,供领导参阅。
1、根据发展计划,县上每年无偿提供所需的优质酿酒葡萄苗木,确保群众栽植。
2、从年开始,凡农户或种植大户(含企业)栽植1亩酿酒葡萄,符合下列条件的,每亩补助300元。
①种苗成活率在90%以上;
②第一年或第二年水泥架杆到位,葡萄上架的。架杆到位后,在当年9月份由乡村丈量登记造册上报县果业局,由果业局核实后上报县政府审批,财政支付补贴情况列入归档管理。
3、优先解决酿酒葡萄基地的用水问题。凡具备打井条件的地方,连片种植规模达到200亩以上的,经水利局技术测定可以打井的,由村委会或大户(企业)申请,乡镇政府上报,县果业局核实,报县政府研究同意后,由乡村或大户(企业)负责打井,成井及电力主管道配套经验收合格后由县政府给予补贴。标准为:100米以内的机井,每井补贴3万元;100—200米的补贴5万元;200米以上的补贴8万元。建成后,机井所有权、管理权归投资方,主要用于酿酒葡萄基地。机井改变用途或没有建设酿酒葡萄基地的不予补贴。
4、县政府协调金融部门优先支持酿酒葡萄产业发展,每亩可给予贷款最高3000元,其中第一年2000元,第二年1000元,贴息一年。对于实行土地流转、建设规模200亩以上酿酒葡萄基地的大户或企业,可根据实际情况给予最高达到其投资60%的贷款扶持。同时要统筹协调各方资金,凡农业、科技、扶贫、农发方面涉及果业的科技推广、水利基础设施建设资金,由县政府协调捆绑使用,共同促进酿酒葡萄产业的发展。
[关键词] 宿小红葡萄 未来发展前景 发展机遇
[中图分类号] S663.1 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 (2013)12-0012-01
宿小红葡萄虽然个小,但是在酿酒运用方面较为存在优势。这种以宿小葡萄为原料的葡萄酒因其独具特色的风格,深受国内外消费者的欢迎。我国葡萄酒产业将进入快速发展时候,葡萄酒消费额度将会急剧增加,面对这一发展良机,宿小红葡萄应当及时抓住机遇,认真分析自身发展现状和市场竞争力,及时采取有效措施,继续发展宿小红葡萄产业,积极利用其进行酿酒制造。本文通过对宿小葡萄发展现状的研究以及宿小红葡萄应用到酿酒行业的分析,总结一些经验与发展要求,为宿小红葡萄酿酒产业的发展提供一些建议与参考。
一、宿小红葡萄酿酒在循环经济领域的发展
循环经济,顾名思义就是为了追求更大的经济效益,在一定程度上使得资源消耗更少,对环境污染较低以及可以创造出更多就业岗位的先进经济模式,其根本性目的不定期是在于实现保护环境的经济,发展宿小红葡萄酿酒的根本性目的也是在于进一步实现葡萄价值,实现循环经济的发展。因此,为了实现葡萄种植户的进一步增加收入,有关部门应当积极寻找葡萄未来发展前进方向,从根本上解决宿小红葡萄生产能力过剩的问题。同时,这种低能耗、高产值的方式也有利于把资源统一变换到循环经济的轨迹上来。当前,应当学习国内外利用葡萄酿酒成功的案例与经验,进一步结合自身情况,进行总结与分析,从而真正实现宿小红葡萄未来产业的良性健康发展。
二、如何促进宿小红葡萄未来产业的健康发展
1.加强政府引导,完善相关政策
对于农业产业的发展,由于其自身历史的特殊性,政府引导往往在关键时刻起到关键性作用。在宿小红葡萄未来产业发展上,首先要牢牢把握住政府引导这面大旗,政府再特定的发展时机应当及时出台相关政策,鼓励种植户进行葡萄的种植与销售。但是,这一前提需要再进行广泛地市场调研地基础上,相关农业产业部门应当积极在市场进行可行性调查,研究出市场大概走势,并利用电视、广播等新闻媒体及时将信息传递给葡萄种植户。同时,在相关鼓励政策方面,可以适当加大对葡萄种植的补贴力度,对于市场过剩的葡萄产值实行政府最低收购价,最终实现葡萄种植户利益不受损失。要深入到基层,听取相关种植户的心声,不断调整相关农业政策,在原有政策的基础上不断充实巩固,在支持力度上要不断加,切莫让产业的发展失去政策性的支持。
2提升现有技术,不断发展副业
宿小红葡萄以其特有的品种以及香甜的口感,一直深受广大消费者的喜爱,在这种形式下,相关农业部门应当积极抓住机遇,总结现有的技术经验,进一步提升葡萄栽培技术与种植更新技术,在葡萄的质感方面不断创新与加强,从而实现技术性的关键转变。在提升技术方面应当着重从如下几点进行:第一:积极对葡萄种植规律以及种植气候方式进行深入研究,相关专业部门应当对葡萄栽培经验进行总结与创新,不断完善,不断改进。第二:要保持现有的先进种植技术不放松,不能为了创新就丢掉现有的优势,葡萄种植户应当紧紧抓住机遇,迎接挑战,把宿小红葡萄的优质名声推向市场。第三:相关部门要做好技术应用工作,定期组织专家学者深入基层进行有关葡萄种植与栽培技术的讲座,对学习并取得较好成绩的种植户可以进行适当的奖励。
在种植好宿小红葡萄的同时,还应当紧密结合宿迁酿酒闻名天下的优势,积极学习苏酒集团的发展经验,开创葡萄酿酒行业新格局、新优势。在发展副业方面,利用葡萄进行酿酒对于葡萄种植户而言无疑是一项较好的选择。葡萄酿酒在国内有烟台、天津等地发展就为先进,其葡萄酿酒产业发展较为超前,值得现阶段去学习与应用。同时,可以尝试对葡萄种植户进行葡萄酗酒的技术培训,以一种小作坊式的产业进行发展可以在短时间内迅速增加种植户的收益,以便在一定程度上提高种植户的积极性。
3积极拓宽销售渠道,增强自身品牌意识
在宿小红葡萄未来发展道路上,应当积极结合国内先进的酒类销售经验,不断结合宿迁的地域特征,可以进行北上、南下式的品牌销售。目前,宿迁的苏酒集团已经在国内酒精发展中占据了相当重要的地位,但是苏酒集团在葡萄酒这一利益分配巨大的市场上仍然处于空白的地位,由这一标准可以进一步取得酒类市场的优势地位。所以在拓宽销售渠道方面,葡萄酿酒可以利用苏酒的销售经验,结合自身条件,实现健康有效地常态化发展。在销售上还可以积极实行内销战略,从根本上保证销售工作的有序进行,要注意一点的是,在销售网络的建立上应当以因地制宜为主,先进行小范围的试点,然后再进行经验与方式的拓宽。
增加品牌意识是对于整个酒类行业而言的,在国内比较出名的葡萄酒要数烟台的张裕解百纲干红系列,在发展酿酒行业的初期就要积极把握住品牌这一主线,积极制定相关的未来发展策略,不断总结经验,开拓创新,对品牌意识要时刻不放松。可以通过政府出资外加民间控股的方式进行宿小红葡萄酒公司股份制成立与改革,这样在面临激烈的市场竞争的同时可以在一定范围内做到进退有据。在未来的发展道路上,一旦制定好品牌战略,就要时刻抓住不动摇,时刻以品牌为主线,这样才能真正实现宿小红葡萄酿酒业未来的大发展、大繁荣。
三、总结
本文通过对宿小红葡萄酒未来发展前景的阐述与分析,提出若干建设性意见,对如何促进其未来发展提出了一此具体的可行性建设,相信在未来宿小红葡萄的发展道路上,政府以及种植户之间可以牢牢地抓住机遇,实现未来科学可持续地循环发展。在产业政策上,要始终坚持两手抓,一手以葡萄生产为主,一手以葡萄酿酒为主,前者是基础,后者是关键,只有二者有机地结合到一起,未来的宿小红葡萄才能真正地实现高标准地发展。
参考文献
事实上,在澳大利亚,有很多在产品质量上类似于奔富或者比奔富更优质的酒庄,这些酒庄在罗伯特・帕克的评分中,同样能拿到非常高的分数,但由于他们自身对海外市场的敏感度不够,没能很好地让全世界来认识自己。由于酒庄自身产量、海外市场拓展限制,中国的消费者很难接触到这类酒庄,位于澳大利亚Yarra Valley 亚拉谷的阳光酒庄就是一个可以和奔富媲美的庄园。
看产地更要看树龄
在澳大利亚的葡萄酒版图中,亚拉谷是著名的出产霞多丽和赤霞珠最好的地方,当然,在这个适合葡萄生长的地方,西拉和美乐同样也有不俗的表现。据了解,亚拉谷是维多利亚省最早种植葡萄的产区,距今已有170年的历史。
事实上,很多人之所以质疑澳大利亚无法生产高端葡萄酒,主要是因为澳大利亚种植葡萄的历史相对较短,和中国一样,澳大利亚很多葡萄园都是在上世纪末或者本世纪初开始种植的。而亚拉谷的阳光酒庄,其葡萄树的平均年龄都在30年左右,这些正值巅峰状态的葡萄树确保了其原料的优良。
阳光庄园的100公顷近万株的葡萄均采用VSP种植方式,使得每一株葡萄都得到均匀的阳光照射;所有葡萄均采用人工采摘地方法采摘,并严格在3月底(南半球时间)的清晨或傍晚采用全手工采摘方式进行采摘,因此保证了葡萄的完整、新鲜和原料的品质。阳光酒庄采用最优质的法国橡木桶进行发酵,并且每4年更换一次;技术方面,阳光酒庄采用微氧化技术使得口感更加柔顺,全程温控,低温发酵,最大限度保持葡萄酒的芳香与甘醇。
优质的原料、严格的流程、严谨的态度加上优秀的技术设备,这些并不是出产高端葡萄酒的全部要素,拥有出色的酿酒师,这个拼图才能完美。
酿酒师是真正的灵魂
葡萄酒行业常用“七分原料、三分工艺”的说法来表明原料的重要性,并有意无意地忽略酿酒师在其中的作用,这种说法并无错误,因为全球大部分的葡萄酒都是采用工业化的生产方式,即便是最优秀的酿酒师,面对一堆烂葡萄和精确设置的流水线,同样无力回天。但对于高端葡萄酒尤其是庄园酒的酿造而言,酿酒师才是真正的行业主宰。
在阳光酒庄,从种植到酿造,大部分的工作是通过人工完成,葡萄酒不再是流水线上的商品。Terroir(风土)也好,Vintage(年份)也罢,终究是外部不可抗力,只有顶级酿酒师Master(大师)才可以赋予葡萄酒以灵魂,把葡萄酒变成艺术品。阳光酒庄为了保证自己的高品质,不惜重金签下了两位在澳洲甚至全球都颇具影响力的酿酒师。
永州市雅大公司采用微生物发酵技术结合传统中草药酒曲工艺,生产出第一批生物型中草药生料高产酒曲。用这种酒曲生产的酒,口感醇香,不需勾兑即可上市销售。采用这种酒曲能酿制各种粮谷、水果、蔬菜的蒸馏酒和发酵酒。它适用于各种香型的白酒生产,既能酿生料又能酿熟料,一年四季都能生产。其主要特点:①出酒率高;②生产成本低;③生产工艺简单:④酿酒原料广;⑤酿酒的方法多;⑥冬天不坏醅,夏天不酸酒。胡顺开将这一成果申报了星火计划立项推广,还申请了专利保护。
新一代蒸酒设备锅炉型蒸汽式蒸酒器。其主体部分由锅炉式蒸汽蒸馏釜,蒸汽输送管和全封闭式冷却器组成,它的优点:①出酒快,只需半小时就出酒,100千克粮食需2小时即可蒸馏完毕;②只需20千克的煤或柴即可蒸馏出i00千克酒,节约燃料50%;③出酒率比一般设备提高10%;④蒸馏出来的酒不需要勾兑,即可达到国家一级标准;⑤常压蒸馏,使用寿命长;⑥不用鼓风机,火力猛;⑦自动旋转翻滚蒸馏,温度稳定,不焦(糊)锅。为此,胡顺开获得了国家知识产权局颁发的专利证书。
有了优质高产酒曲,配套了先进的蒸馏设备,公司采取“走出去”和“引进来”相结合的推广策略,通过报纸、杂志、广播、电视等媒体广泛宣传,向全国农村人口、下岗人员和打工者推介自己的酿酒技术、高产酒曲及蒸馏设备。有志于酿酒致富者纷纷亲赴永州或驻外办事处考察,确认各大媒体的宣传属实后,才与总部或办事处签订学习酿酒技术、购买酒曲和设备的合同,成为雅大公司的学员。迄今雅大公司学员已达3万多名,分布在30个省、市、自治区。
永州市雅大公司酿酒设备厂
地址:湖南省永州市萍洲高科技园(18号信箱)
网址:省略
邮编:425000
酿酒酵母是生物遗传学研究的一个重要模式生物。以合成型酿酒酵母染色体为研究对象,可以加快在基因M重排、环形染色体进化领域的研究进度,为人类环形染色体疾病、癌症和衰老等提供研究与治疗模型。
2012年,天津大学、清华大学、深圳华大基因研究院与美国等国家的科研机构共同推动了酵母基因组合成国际计划(Sc2.0),旨在对酿酒酵母基因组进行人工重新设计和化学再造。我国科学家此次成功合成的4条酿酒酵母染色体占Sc2.0计划已经合成染色体的2/3。这一重大突破的背后,无不体现出中国科学家的辛勤与汗水,也意味着非生命物质与生命之间的界限已经打开,“设计生命、再造生命和重塑生命”的进程将随之提速。
从“读”到“写”:生命认识的巨大飞跃
来自天津大学、清华大学和深圳华大基因研究院的研究人员指出,这项研究利用小分子核苷酸精准合成了有活性的真核染色体,得到的基因组可以很好地调控酵母的功能。
同时,合成的染色体经过精致的人工设计,删除了研究者认为无用的DNA,加入了人工接头,总体长度比天然染色体缩减8%。
“人工合成染色体的价值,在于实现对基因的操控。”天津大学化工学院教授元英进说,如果合成的染色体与所取代的天然染色体完全相同,仅仅是“知其然”,但重新设计了染色体并确保细胞活性,说明研究人员已经开始“知其所以然”。
2010年,美国科学家首次将人工合成的基因组植入一个原核细菌,开启了化学合成生命的研究大门。不过,包括动物、植物和真菌在内的真核生物,其染色体更加复杂,设计与合成的难度也更高。
曾参与人类基因组测序计划的杨焕明院士介绍说,合成生物学(Synthetic Biology)是继“DNA双螺旋发现”和“人类基因组测序计划”之后,以基因组设计合成为标志的第三次生物技术革命。
他指出,生物学界内最重要的分类依据既不是植物和动物,也不是多细胞和单细胞生物,而是以原核生物和真核生物来区分。“细菌、病毒等原核生物的基因组相对简单,而动物、植物、真菌等真核生物的基因(DNA)既丰富又复杂,通常会包含数亿甚至数十亿碱基对信息。同时,作为遗传物质的DNA通常被分配到不同的染色体中,而这些染色体又深藏在细胞核的特定区域。所以,合成一个真核生物的基因组是一项非常艰巨的任务。但是,如果生物学真正做到引领技术革命,合成真核生物基因组技术必将发挥非常核心的作用。”
元英进说,此次研究解决了合成单细胞真核生物的基本科学问题,为未来设计、构建复杂的真核生物细胞提供了更多知识储备。
杨焕明介绍,在掌握了基因序列的秘密之后,研究人员还将通过对染色体的设计、构建、测试等一系列过程,来验证和修正对基因组的认识。
“如果说基因组测序是‘读懂生命密码’,基因组合成就是在‘编写生命密码’,从读到写,是一个巨大飞跃。”杨焕明说。
“生命2.0”:有望解决人类医学难题
酿酒酵母是第一个完成基因组测序的真核生物,测序工作于1996年完成,有16条染色体,其基因约有23%与人类同源。因此,酿酒酵母是遗传学研究常用的一种模式生物,人工合成的酿酒酵母染色体能够为癫痫、癌症、智力发育迟缓和衰老等人类面临的医学难题提供研究与治疗模型。
元英进举例说,利用酵母菌细胞可以研究染色体异常,如果找到并修复细胞的基因组失活点,有望治疗因染色体异常而导致的发育异常。
“如同建房子,人类从天然洞穴起步,建筑材料越来越好,形式越来越美。生命也是一样,通过人工设计、化学再造,未来可以想象有2.0、3.0,版本越来越高。”元英进说。
此外,酿酒酵母本身有着巨大的工业开发潜力。华大基因合成生物学项目负责人沈h说,应用生物技术,酿酒酵母理论上可以合成人类赖以生存的一切有机物。比如,用酵母菌合成青蒿素已经产业化,成本远低于传统的植物提取。但由于酿酒酵母比较脆弱,对环境的要求严苛,其应用范围一直受限。
杨焕明认为,当科学家完全掌握了设计、合成酿酒酵母染色体的技术后,可以更便捷地改进酿酒酵母适应环境的能力,让发酵罐生产出更多样化、成本更低廉的食物和能源等。
“试想有一种细菌,能把垃圾快速分解,或者把霾全部吸收。”清华大学生命科学学院研究员戴俊彪说,科学家希望利用合成生物技术解决污染、能源短缺等人类面临的难题。对酿酒酵母染色体进行更多设计,能帮助研究人员理解更多的生物学问题。
创造生命:目前还做不到“无中生有”
不过,虽然此次人工合成的酿酒酵母染色体有着精巧设计,但是它们仍然是天然染色体的模仿品。“我们对生命的了解还远远不够,还做不到‘无中生有’。”戴俊彪说。
戴俊彪将之比作“二手房装修”:风格可以迥然一变,但房间还是原来的房间,并非从零开始盖房。
另外,科学家目前着力于设计和建构染色体,然后将人工合成的染色体植入原有的天然细胞中。“如果细胞不匹配,就好比拖拉机发动机安装在小轿车上。”戴俊彪说,若要重新设计、建构整个细胞,还有非常漫长的一段路要走。
元英进说,通过此次研究,把非生命的化学物质组装成染色体,找到导致细胞死亡、细胞失活、生长缺陷的各项关键要素,未来有望实现人工设计与合成的突破。
“修补”基因:从“跟跑”转为“并跑”
中国科学院合成生物学重点实验室副主任杨琛说,此次中国科学家不仅实现了对“兆级”片段基因组的合成,还突破了生物合成方面的多项核心技术。
“合成基因组的过程,首先是合成一小段,再像搭积木一样,把多个小段组装成中段,再组装成长片段。”杨琛说,此次合成建立了染色体缺陷靶点的快速定位与精确修复技术,解决了超长人工DN段的精准合成难题。