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L-瓜氨酸能夠清除羥基，可有效保護 DNA 及 PMN 免受氧化反應的侵害。瓜氨酸對防治前列腺疾病作用明顯。近來研究發現瓜氨酸在體內可轉化為人體必需氨基酸 L-精氨酸，在維持心血管正常功能的一氧化氮代謝中也發揮著重要作用。此外，服用瓜氨酸能有效的改善人體的抗疲勞能力，維護健康的心肺功能，增強人體的肌肉強度，提高體能，在運動保健方面具有良好的作用。目前廣瓜氨酸在抗氧化，醫用檢測，保健食品，化妝品和食品添加劑等方面有著廣泛的應用前景，國內外需求巨大，市場前景廣闊。酶法轉化精氨酸生產瓜氨酸具有工藝簡單、周期短、耗能低、專一性強、收率高、提取方便等優點，因而受到越來越多的關注。本研究通過構建工程菌，高通量篩選獲得一株高轉化率的菌株。 

L-鳥氨酸是細胞內重要代謝化合物，近來研究發現 L-鳥氨酸可刺激腦垂體分泌生長激素，促進蛋白質合成及糖與脂肪的分解代謝。此外，以鳥氨酸為原料制備的依氟鳥氨酸，能抑制多胺合成，延緩腫瘤細胞生長，是頗具前景的新型抗癌藥物。L-鳥氨酸除了在醫藥上作為試劑與注射液外，通常還用于配制保肝、強身、解毒的營養劑以及生產消除疲勞的發泡飲料。而酶法轉化精氨酸生產鳥氨酸具有工藝簡單、周期短、耗能低、專一性強、收率高、提取方便等優點，因而受到越來越多的關注。技術指標：工程菌經過培養 6 h 后，ARG 酶活可達到 177.3 U/mL；在 4 h 的催化周期內，L-鳥氨酸產量為 112.3 g/L，對精氨酸摩爾轉化率為 87 %。產品性能：無副產物，純度高。 

胍基丁胺（ Agmatine ）是一種多胺，在精氨酸脫羧酶（ argininedecarboxylase，ADC）作用下 L-精氨酸脫羧的產物，它幾乎分布于哺乳動物體內所有的器官和組織，具有降血壓、利尿、抗炎、調控細胞增殖等多種生理功能，因此是一種重要的醫藥中間體，具有較高的商業價值（50 萬/噸）。其硫酸鹽對動物嗎啡依賴性具有戒斷作用，是極具開發價值的戒毒類藥物。目前工業上合成胍基丁胺的生產方法主要為化學法，該方法具有高污染、生產條件苛刻、安全性差等缺點。本研究建立了一種運用重組精氨酸脫羧酶（ADC）生產胍基丁胺的綠色環保新方法。通過基因工程手段，構建了一株 L-精氨酸脫羧酶高產菌株。 技術指標： 100 g/L 的 L-精氨酸經 5 h 轉化，胍基丁胺產量可達 52.02 g/L，轉化率 69.6%。

磷脂酰絲氨酸（phosphatidylserine，PS），又稱二酰甘油酰磷酸絲氨酸，是一類普遍存在的磷脂，通常位于細胞膜的內層，尤其是大腦細胞膜的重要組成成分之一。它能調控大腦的各項功能正常運作，起到調節血脂、改善記憶、健腦益智、以及延緩衰老等作用。但天然存在的磷脂酰絲氨酸很少，提取工藝繁雜， 并且安全性受到人們的質疑。生物酶法制備磷脂酰絲氨酸具有反應條件溫和、環境友好、產品質量好等優點，近年來受到越來越多的關注。本研究室通過基因工程手段，大腸桿菌中異源表達了磷脂酶 D 基因，以粗話生產磷脂酰絲氨酸。目前，該研究正在進行蛋白質工程改造及各項優化，以提高底物轉化率。 

近日，南開大學王磊教授團隊首次揭示霍亂大流行菌株起源和完整進化途徑的研究成果，被寫入美國微生物學會出版的權威教科書《微生物》（Microbe,3rd Edition）。該書由美國密歇根大學米歇爾·斯旺森教授等編寫，介紹微生物領域最基礎和核心的知識及原理，是國際上最經典和暢銷的微生物學教科書之一。

（一）蠟樣芽孢桿菌蠟樣芽孢桿菌NJYH63305是團隊自行篩選的有益芽孢桿菌，廣泛應用于農業、醫藥、食品保健、飼料等領域。在農業領域，是一種集抑菌、殺蟲、促生于一體的環境友好型高效生防制劑，對茶輪斑病菌、黃瓜枯萎病菌、立枯絲核菌、煙草赤星病菌、茶云紋葉枯病菌、小麥全蝕病菌、小麥紋枯病、尖鐮孢菌、鐮刀菌、終極腐霉菌等植物病害及小菜蛾具有較強抑制作用。在醫藥領域，可調節人體腸道微生態平衡，適于治療急慢性痢疾、腸炎、腹瀉、嬰幼兒腹瀉引起的腸功能紊亂等；在食品保健領域，可作為食品添加劑，長期服用能促進營養物質的消化吸收，減少腸道疾病的發生，提高免疫能力、增強抗病能力。 1、蠟樣芽孢桿菌國內外研究進展目前，國內外蠟狀芽孢桿菌研究大多處于實驗室內研究階段，其商品化并應用于農業防治的實例較少。國內市場上蠟樣芽孢桿菌農用制劑大部分為復配試劑，同時其大規模培養過程中也存在不少問題，如發酵放大過程信息采集困難、制劑有效期不長、產品貨架期短等，這些問題的深入研究對解決蠟樣芽孢桿菌高密度培養瓶頸、降低蠟樣芽孢桿菌生產成本、促進細胞大規模培養領域重大突破具有重要意義。2、本課題組技術優勢（1）團隊以項目為紐帶，建立了蠟樣芽孢桿菌在線監控的高密度培養與多階段發酵集成技術，在1000L發酵罐上蠟樣芽孢桿菌活菌數高達800億個/g, 比初始培養提高了230%，達國際領先水平；（2）篩選的芽孢保護劑，可提高蠟樣芽孢桿菌活性，延長半衰期40％以上；（3）協同江蘇省農科院及南京農業技術推廣站進行綠色防控技術推廣，于江蘇浦口林大蔬菜基地、江寧區湖熟街道設施蔬菜基地、溧水傅家邊茶廠等地建立2800畝示范區，重點試驗核心區460畝。推廣示范區內，蠟樣芽孢桿菌對水稻紋枯病、灰霉病、晚疫病等真菌病害抑制率達51.8％～85.9％，與蘇云金芽孢桿菌（Bt）進行增效試驗，小菜蛾殺滅率提高29%，降低化學農藥使用量50％以上，農藥殘留量低于國家無公害農產品標準；（4）目前已在國內外重要期刊發表學術論文10余篇，出版專著《高效有益微生態制劑開發與利用——蠟樣芽孢桿菌》，申請國家發明專利4項，授權3項，其中3項（ZL200910028025.1、ZL201010579133.0、ZL200910028320.7）在南京新百藥業有限公司成功實現轉化。（二）凝結芽孢桿菌團隊自行篩選獲得一株益生凝結芽胞桿菌NJYHHWG 877005，除具有和乳酸菌及雙歧桿菌同樣的保健功效外，還具有耐酸、耐熱、耐鹽、容易培養和保存的特點。凝結芽孢桿菌為兼性厭氧菌，進入腸道后會消耗游離氧，有利于厭氧微生物乳酸菌和雙歧桿菌的生長，多用于調節腸道內微生態菌群平衡，團隊自主知識產權的凝結芽胞桿菌NJYHHWG 877005對甜瓜枯萎病菌、番茄早疫病菌、西瓜炭疽病菌等有很強的防治效果，可進行新型高效生物農藥的開發。

水生植物修復技術是一種成本少、耗能低、效果好的生物－生態新技術，即利用植物的吸收、吸附作用，富集導致水體富營養化的氮、磷，降解、富集其它有毒有害污染物，同時由于水生植物生長對藻類的抑制作用，使水體中藻類數量降低，提高水體透明度，達到化害為利、凈化水質的目的，實現水域資源的可持續發展和利用。針對不同生態環境污染，從現場環境中篩選和構建具有高效污染修復的水生植物- 微生物群落體系，更具有針對性強、適應性強、效率高、成本低和對原有生態環境沒有威脅等優點。

項目簡介水生植物修復技術是一種成本少、耗能低、效果好的生物－生態新技術，即利用植物的吸收、吸附作用，富集導致水體富營養化的氮、磷，降解、富集其它有毒有害污染物，同時由于水生植物生長對藻類的抑制作用，使水體中藻類數量降低，提高水體透明度，達到化害為利、凈化水質的目的，實現水域資源的可持續發展和利用。針對不同生態環境污染，從現場環境中篩選和構建具有高效污染修復的水生植物- 微生物群落體系，更具有針對性強、適應性強、效率高、成本低和對原有生態環境沒有威脅等優點。應用范圍北京大學工學院從選育耐鹽堿性植物新品種入手，研究并優化不同鹽堿程度下植物組合、配伍模式，構建鹽堿環境植被快速恢復技術。篩選高效耐鹽功能菌，利用耐鹽功能菌接種技術，進一步發揮微生物植物聯合修復作用，加快鹽堿環境改良進程。形成以生物為主，鹽堿環境改良與污水治理同步進行，實現鹽堿改良—污染治理—生態重建系統綜合技術的集成的鹽堿化濕地的修復與改良綜合技術體系。項目階段北京大學工學院以多年對微生物的研究積累，將微生物與水體植物相結合，已經完成難降解有機磷化合物微生物——植物耦合凈化體系理論模型構建，建立了對有機磷農藥和難降解有機物（壬基酚等）具有高效分解能力的微生物菌群（同時可以作為微生物菌劑應用在水環境以外的如土壤環境的修復中）篩選、培育，開發了從相應污染環境篩選具有有機物吸收或降解功能的水生植物的技術。微生物－植物耦合水體污染治理技術比原有單一的微生物凈化方式提高70% 的效率。同樣，用生物的方式治理土壤的鹽堿化，可以增加土壤中的有機物，調節土壤中的水氣溫狀況，改變土壤結構與特性，改善有益微生物生存繁衍的環境。通過生物措施改良的鹽堿地脫鹽持久、穩定，且有利于水土保持以及維持生態平衡。

2 015 年我國實施了史上最嚴的環境保護法，對企業污染排放做出嚴格規定， 對違法排污企業懲罰力度大大加強。食品和藥品發酵企業的廢水/廢渣的資源化 利用是降低企業運行成本的有效途徑。發酵廢水/廢渣由于其有機質含量高、可 生化處理性好和成分相對穩定的特點，非常適用于微生物電化學產氫氣。 微生物電化學產氫所用到的裝置稱作微生物電解池。該裝置被質子交換膜分 隔成一個陽極室和陰極室。在陽極室，生長在電極表面的微生物能夠降解有機物 生成二氧化碳、質子和電子。質子和電子分別通過質子交換膜和外電路到達陰極， 兩者在一定的外電壓（>0.2 V）作用下在陰極生成氫氣。整個裝置可以實現污水 中有機物的去除，同時回收氫氣。

我校生態研究中心王傳寬教授研究組在生態學著名學術期刊Global Ecology and Biogeography（環境科學與生態學1區，IF = 6.045）和土壤科學著名學術期刊Soil Biology and Biochemistry（農林科學1區，IF = 4.857）上相繼發表了題為“Effects of forest degradation on microbial communities and soil carbon cycling: A global meta-analysis”和“Trends in soil microbial communities during secondary succession”的系列研究成果，首次從兩個不同微生物分類尺度探索了宏觀生態學的演替干擾理論在微觀土壤微生物生態學中的應用，全球數據整合分析發現：生態對策理論和演替干擾理論可以成功地解釋生態系統進展演替和逆行演替中土壤微生物群落組成和結構的演變過程，不但推動了土壤微生物生態學研究的發展，而且對土壤固碳效應、生態系統模型等都有重要意義。 土壤微生物是陸地生態系統不可或缺的組分，是生物地球化學循環的重要調節者，在生態系統的穩定性、生產力和固碳效應的維持、生態系統服務功能的提供、生物多樣性保護等方面發揮著不可替代的作用。然而，土壤微生物群落結構極其復雜，1克土壤就含有高達10億個細菌和真菌細胞、由數萬種分類單元組成，從而給微觀生態學研究帶來了巨大挑戰。據論文的第一作者周正虎（博士生）和通訊作者王傳寬教授介紹，該研究團隊成功地將宏觀生態學理論應用到微生物研究中，發現生態系統進展演替過程中K-對策微生物越來越占優勢，而森林退化過程中（逆行演替）r-對策微生物越來越占優勢。他們還發現K-對策占優勢的微生物群落有利于土壤有機碳的固存，r-對策占優勢的微生物群落則會將更多的土壤碳排放到大氣中。這些成果不僅將激發微生物生態學的理論研究，而且將推進土壤微生物介導的碳循環過程的機理研究。