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    进入21世纪以来，随着系统生物学和系统生物技术的飞速发展，给藻类学研究提供了前所未有的机遇；人类在21世纪生存和发展面临的资源短缺、能源危机和环境污染，对藻类资源的深度开发和有效利用提出了新问题、新需求。面向藻类学发展新前沿，面对资源环境新需求，如何开展中国藻类学和藻类生物技术研究，如何实现藻类产业的可持续发展，是藻类学工作者的急迫任务。
    香山科学会议于2007年11月7～9日在北京举行了主题为“藻类学的新前沿”的第312次学术讨论会。会议由秦松研究员、胡征宇研究员和焦念志教授担任执行主席，四十多位专家学者出席了本次会议。
    与会专家围绕以下四个中心议题进行了深入讨论：
    1. 系统生物学时代的藻类学研究；
    2. 面向资源环境新需求的藻类生物技术；
    3. 藻类学科和藻类产业的可持续发展；
    4. 藻类与环境。
    费修绠研究员作了题为“中国藻类学研究的历史和未来”的主题评述报告。他系统回顾了中国藻类学研究与藻类产业发展的历史，并将中国的藻类学研究分为起始期（1819-1916）、早期（1917-1949）、中期（1950-1993）和近期（1994-2007）四个历史时期。对中国藻类的研究最初是外国人开展的分类学研究，后来中国藻类学家和外国专家一起研究，再到后来，中国藻类学家，面向生产应用开展了系统的应用基础研究。20世纪90年代开始，中国藻类学研究进入了分子生物学和传统藻类学相结合的新时期，海藻栽培有了良种，海藻药物走进千家万户。同时藻类在水环境保护和生物能源方面的潜力受到广泛重视并取得阶段性成果。
    目前中国的藻类养殖/栽培与加工产业规模均居世界首位。以1983年在青岛成功主办第11届国际海藻学术讨论会，1985年曾呈奎当选为国际藻类学会主席，1994年在青岛成功主办第五届国际藻类大会，2003年在青岛成功主办第五届亚太藻类生物技术会议为标志，显示中国的藻类学研究逐步为世界所瞩目。报告同时指出，目前中国藻类学研究应更加重视开放与联合，将前瞻性的基础研究与创新性的应用研究相结合，为藻类产业的高值化改造与可持续发展提供强有力的支撑。
    刘永定研究员作了题为“藻类与环境：国家需求与科学需求”的主题评述报告。他的报告指出，藻类学研究应成为服务国家重大需求的重要工具，他结合实际提出了国家的重要需求：
    1）目前我国的水环境安全存在隐患，事件频发，与藻类水华控制和水体富营养化相关的水环境安全研究迫在眉睫；
    2）我国土地荒漠化与土地退化的现象日益严重，应在科学论证的基础上，加大利用藻结皮治理土壤退化的力度；
    3）结合航天领域的发展，开发以藻类为基础的自循环式生命支持系统；
    4）与全球变暖相关的二氧化碳减排问题已经上升到国际政治层面，应研究利用我国规模位居世界第一的藻类养殖/栽培产业的优势，减排二氧化碳的可行性。
    报告进一步指出，上述国家需求目标的最终实现，离不开深入挖掘并攻关其中的科学问题。藻类学研究在初级生产力促进与控制、藻类驱动的生源要素地球化学循环、藻华的形成机理与演替、藻结皮的形成机理与演替、藻类毒理学、毒物学、分子环境生物学、生态系统稳态转化、生态系统健康、生物间相互作用等前沿领域都大有可为。
    针对上述两个主题评述报告，与会专家进行了广泛的讨论：建议加强对中国早期藻类学研究历史资料的整理工作；建议编写“中国藻类学史”一书。列举了中国的藻类学基础研究方面取得的成绩及近期蓝藻比较基因组学与异形胞分化研究取得了重要突破。我国的藻类产业规模居世界首位，中国藻类学研究也具国际影响力，应进一步凝练和聚焦科学问题，组建基础研究和应用研究团队。
    专家们认为，温室气体排放是当前国际关心的热点问题，中国政府在减排方面有很大决心，亚太地区已成立利用藻类固定二氧化碳的研究组织，中国藻类学家应积极加入以扩大影响；建议应提前设置关于藻类产品高值化领域的课题，避免中国的藻类产业陷入只能提供廉价原料的窘境。
    一、系统生物学时代的藻类学研究
    藻类的经典分类学是根据肉眼或光学显微镜下的可见形态特征作为种属分类与建立系统学关系的依据；现代分类学仍以形态学特征为主，但扩展到超微结构（0.5埃米），分子序列数据成为重要的辅助资料，形态学与分子序列相结合确定分类地位和系统学关系；而逆向分类学则是从分子序列数据入手，形态特征不是必需特征，只作为辅助，分类地位的确定可以通过与已知序列数据进行系统学分析，以确定属甚至种。逆向分类学是一种全新的研究方法和思维方式，它的产生背景是基因测序技术的高速发展，样品的海量采集。
    目前出现的很多新方法使经典分类学遇到很大挑战，利用分子序列相对容易发现新种，但是获得培养物是非常困难的。分子工具针对nano、pico级微藻的鉴定十分有效，光镜观察和电镜表征配合分子数据成为目前新种鉴定与论文发表的标准；逆向分类法是可行的，先获得分子序列，再进行形态观察是合理的。
    题为“藻类系统发育及分类学研究的新进展”的专题发言，认为超微结构表征与分子系统分析相结合的方法是研究小于2 µm的微藻分类单元的有效方法。
    美国得克萨斯大学Ferry Brand教授做了题为“Algae Culture Collection and Biodiversity”的专题发言，介绍了德州大学藻种保藏中心的情况，并特别介绍了采自中国惠州的一株蓝藻独特的形态特征与实验生态学特征。
    分类学研究的目的是什么？分类学如何在我国现行的资助体系下生存与发展？分类学研究应有危机感和前瞻性，测序技术的进步将使短时间获得单细胞全基因组序列成为可能，传统分类学将如何面对这种挑战？针对藻类分类名称跟国外不接轨的现象，建议应密切跟踪种名的变更，建立追踪体系，建立相关网站。
    二、面向资源环境新需求的藻类生物技术
    “藻类放氢研究进展与展望”的专题发言，指出到2020年，中国的能源需求总量将比2000年高出90% ~ 152%；对海外资源的依存度将达到55%以上。可再生、无碳基、清洁高效的新型能源是未来的发展方向。利用绿藻制氢在经济、环保方面具有明显优势，但目前仍存在氧抑制等技术瓶颈，提出研究重点应放在分子机理的揭示和具有自主知识产权工程藻株的构建上。“利用微藻生物技术开发生物燃料所面临的机遇与挑战”的专题发言，提出了利用微藻制备生物柴油和航空煤油具有可行性，强调在重视成本控制的同时，应加强藻种选育与代谢调控研究。
    利用藻类开发生物能源的成本是与会专家讨论的一个焦点。有人认为藻类异养途径生产生物能源会增加对葡萄糖以及纤维素酶制剂的需求，难以控制成本；还有人认为，在研究阶段应弱化对成本的考虑，鼓励多元化创新途径，增加副产品是降低成本的重要途径之一，利用开放式反应器进行试验，可以进一步降低成本；有人提出利用微藻生产生物能源要注意环境代价，微藻培养废液的处理问题不应被忽略。评估藻类生产生物能源的优势要具体、要量化，应将基础研究与应用相结合，把藻株筛选、代谢工程和遗传改造作为重点。筹建国家级藻类种质库，为能源藻种的需求提供支撑。我国大型海藻栽培的规模和产量均居世界第一，建议依托海藻栽培发展生物质能的开发。
    三、藻类学科和藻类产业的可持续发展
    许璞教授作了题为“关于条斑紫菜产业发展的认识与思考”的中心议题报告，回顾了产业发展历程。条斑紫菜是世界范围内产值最高的栽培海藻，目前我国条斑紫菜的年产量已达32亿枚紫菜制品（约含1万吨紫菜干品），总产值20亿元左右。上世纪70年代为我国条斑紫菜产业的起始发展期，80年代为发展中期， 90年代为快速发展期，形成了黄海南部海域的条斑紫菜中心产区。栽培技术的进步（冷藏网、种质改良、栽培作业机械化等）对生产起到了强劲的推动作用。种苗、栽培、加工及产业配套服务已成雏形，尤其重要的是形成了以产品加工为中心的产业体系。2000年以来，产业发展趋向成熟，条斑紫菜各主产区的格局已经形成。中国条斑紫菜产业的兴起充分说明科技进步在产业发展中的引领作用。他指出产品质量安全是产业持续发展的核心问题。
    “藻类产品高值化的探索与思考”的专题发言，介绍了我国三种主要经济海藻（海带、紫菜、龙须菜）和三种经济微藻（螺旋藻、小球藻、盐藻）的产业发展历史与现状。认为与海洋经济动物养殖比较，藻类产业发展相对滞后，新品种的开发不够，技术缺乏更新，海藻栽培规模只占整个海水养殖的10%左右。目前海洋动植物养殖比例趋于失调，不利于生态文明建设。提出提升我国藻类产业的出路在于增加新的养殖品种和探索高值化产品深加工技术。
    建议从国家需求和学科前沿两个方面考虑，深入开展经济海藻优质、高产、抗逆品种的定向选育研究，建立与目标性状的连锁标记，开展分子标记辅助选育，及时开展重要经济海藻的基因组学研究。
    “中国碱湖的节旋藻（Arthrospira）（螺旋藻）生理生态及生化组成特点及产业化前景展望”的专题发言，概述了我国螺旋藻产业的现状，介绍了在内蒙古碱湖发现了两个新种，具耐低温的特型，并展望了其产业前景。
    关于藻类产业的可持续发展，专家们认为，海藻栽培不应只有海带、裙带菜、紫菜老三样，应增加新种类。对新栽培种类的取舍取决于栽培技术是否成熟、成本是否经济、产品有无出路。藻类养殖和栽培已进入品种化阶段，中国海藻创新药物在世界海洋药物中独具特色；藻类加工产业的高值化是带动藻类产业整体升级的关键，应加强这方面的基础研究与技术储备。提出了三点建议：1）重视海藻在区域性生态系统中扮演的生态角色；2）发展海藻栽培新技术；3）重视海藻种质改良的遗传学基础。
    四、藻类与环境
    题为“海洋微型生物的光能利用新途径及其在生物进化和全球碳循环中的作用机制”的中心议题报告，阐述了海洋微型光能生物利用新途径与碳循环的新机制。从方法学创新入手，更正了关于AAPB（好氧不产氧光合细菌）在大洋分布的认识。对海洋微型生物的研究，可以反演地球环境演化，揭示生命进化等科学问题。AAPB在海洋碳循环方面的贡献，和近年来国际上兴起的海洋深层无光固碳等热点。
    “对全球气候变暖背景下的海藻人工栽培所面临的问题的几点思考”的专题发言，以海带、羊栖菜、紫菜和裙带菜等大型海藻为例，介绍了近年来伴随全球变暖导致的海水升温对海藻育苗、栽培和加工的影响，提议海水养殖业应关注全球变化，应合理调整栽培周期，同时加强海藻抗逆生物学的基础研究。
    “海洋赤潮与淡水水华的防治”的专题发言，系统介绍了有害藻华防治研究的历史和国内外现状，阐述了粘土法治理藻华的原理，结合南京玄武湖、南京白鹭洲公园和青岛沙子口等具体治理实例解释了粘土法应用的效果。建议应加强有害藻华防治的基础性研究，注重交叉与综合集成，应特别重视生态调控研究。
    蓝藻水华的治理措施单一、治理效果不稳定，对治理技术的生态安全性缺乏认识，治理与水体综合应用之间存在矛盾，总之缺乏从水生态系统完整性角度考虑治理。需要考虑水华蓝藻个体生物学特点与水华生消规律，关注蓝藻水华的早期预防和水华发生后的减灾措施。应加强水华蓝藻种群转换、毒素归趋、毒素释放和降解、群体的形成和分散、衰亡和复苏等基础生物学研究。工业污染对水华产生有直接影响，必需对水华现象涉及的各种科学问题进行深入、细致、系统研究。建议国家建立氮磷的排放标准，国家应尽快制定并执行有关的标准。国外经验表明，水华发生与工业污染控制有时间滞后效应，例如华盛顿湖在关闭工业污染15年内仍有水华发生。蓝藻水华是一种对环境变化的生物响应，水华蓝藻资源的利用十分重要。