习近平主席在十九大报告指出,农业农村农民问题是关系国计民生的根本性问题,必须始终把解决好“三农”问题作为全党工作的重中之重,实施乡村振兴战略。乡村振兴依靠创新创业人才,在相关人才培养上国家也非常重视,国内主要的赛事都有农业相关赛道,比如全国博士后创新创业大赛的现代农业与食品赛道,互联网+大学生创新创业大赛专门设有红旅赛道。

民建华南理工大学支部副主委,生物科学与工程学院罗晓春教授近期在相关赛事上获得了好的成绩。包括2023年互联网+创业创新大赛全国赛红旅赛道金奖(研究生队伍)、2023年全国博士后创新创业大赛银奖、2023年国际基因工程机器大赛iGEM银奖(本科生队伍)等。相关比赛为本科、硕士、博士、博士后创新人才梯队培养,提供了很好的平台,也为乡村农业振兴锻炼和输送了新鲜血液。

罗晓春教授多年来专注于绿色氮循环方向的研究。地球的氮主要以空气中的氮气形式存在,生物圈中的氮只占地球总氮的0.002%。人类活动新增的“活性”氮导致全球氮循环严重失衡,并引起水体的富营养化、水体酸化、温室气体排放等一系列环境问题。为了养活更多人口,二十世纪初发明的人工固氮的的方法,将氮气合成氮肥消耗了地球年能耗的1%,这部分氮肥占了农业生物圈中氮输入的50%。氮肥的使用大大促进了人类的耕种效率,使得人口不断倍增。从微生物、植物、动物到人类所“食用”的氮源,包括牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸肥、饲料蛋白原料(豆粕、鱼粉)、豆类食品、肉类,均远比碳源贵,氮循环是比碳循环更昂贵的循环。
全球人口在未来几十年内将继续增长,到2050年预计全球人口将增长30个亿,人口总数达到100亿。更多的人口需要更多的蛋白食物供给,然而全球有效的耕地是有限的,粮食和蛋白质供给将是世界在未来30年急需解决的问题。我国年进口粮食共2.8亿吨(谷物1.65亿吨,鱼粉、豆粕等饲料原料1.15亿吨),占年国民粮食消耗近30%。确保国家粮食安全问题,是“三农”工作的重中之重。
人类农业化肥-植物-动物-人的链条中的氮,只有约12%流向了人类。化肥利用率低,很多流失在水体中。转化到植物中的氮,动物吃了以后,很多从粪便中排放而流失。动物吸收的氮,除了用于蛋白合成和经尿液排泄外,很多残留在不能食用的羽毛、甲壳等农业加工废弃物中。全球每年产生羽毛废弃物(含85%角蛋白)3000万吨,中国500万吨;全球每年产生几丁质(甲壳等)1000亿吨,是仅次于木质纤维素的第二大生物质。将含氮生物质流转回农业氮循环链中,将极大缓解我国饲料蛋白原料过度依赖进口及粮食安全问题。
罗晓春教授团队致力于微生物氮循环机制及合成生物学改造研究,目前已筛选和改造高效降解菌株,用于羽毛、虾蟹壳,鱼皮、猪牛皮胶原蛋白、豆粕、菜粕、棉籽粕等植物蛋白原料的降解利用:实现固态发酵羽毛工艺的产业化,制备羽毛粉体外消化率超过90%,可溶氨基酸多肽超过55%的高质量降解羽毛粉;相关虾蟹壳降解工艺,可回收壳废物中的蛋白、几丁质超过95%,并制备几丁寡糖;形成鱼皮、猪牛皮固态发酵工艺,实现胶原蛋白肽回收率超过90%;形成豆粕、菜粕、棉籽粕等固态发酵工艺,实现发酵豆粕可溶蛋白超过90%。相关技术是迭代现有传统落后物理、化学方法,高能耗、高污染技术的绿色降解技术。

相关自有知识产权技术国际领先,得到了农业农村部的高度重视。课题组在《生物学通讯》、《化学工程杂志》、《绿色化学》、《清洁制造》《废弃物管理》等本领域的国际顶级期刊发表SCI论文80余篇,近五年被引1367次,获得授权发明专利9项。相关技术获得了2022年广东省农业微生物领域十大可应用转化重大科技成果奖。
目前项目计划落地广东省清远市。清远市有自身特色的农业,包括现有的五大百亿农业产业,清远鸡、英德红茶、连州菜心、清远丝苗米及西牛麻竹笋。本项目与清远现有项目完美契合:将清远鸡加工产生的羽毛变废为宝,为清远鸡、鳜鱼等养殖行业提供蛋白饲料原料;生产的羽毛降解氨基酸有机肥,可有效提升作物的产量以及产品质量,包括茶叶、菜心叶片、竹笋及丝苗米中的蛋白含量,打造绿色有机农业。项目前期已在多种作物中试验,以水培蔬菜为例,生产一吨蔬菜,仅使用一公斤降解羽毛氨基酸肥,可增产68%,同时蔬菜叶片中的蛋白含量从2%提高到3%,增质增产。项目将助力清远打造绿色有机农业,赋能绿色农业品牌。
相关技术未来也将在全国进行推广,极大助力“三农”及乡村经济振兴。华工民建会员认真贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想相关思想,把论文写在祖国的大地上,把科技成果应用在实现现代化的伟大事业中,为祖国乡村建设培养创新创造的核心人才!(图文/民建华南理工大学支部 编辑/党委统战部)





