一、 微生物学科建设的目的和意义
(一) 微生物学科在全国同类学科研究领域的地位
二十一世纪是生命科学的世纪,在生命科学中微生物学起着非常重要的作用,微生物学一直是生命科学主流中一个非常重要的分支。如果说生命科学是当今发展最为迅速、最具影响力的自然科学领域的话,微生物学则是其中最为活跃,最具创新性的发展前沿之一。微生物不仅是研究生物学,特别是分子生物学基本规律的理想材料,而且由于它们代谢能力强、功能各具特色、产物多种多样,因此在农业、医学、食品及工业中的应用历来受到人们的关注。
自上世纪30年代开始从事生物固氮的研究起,我校微生物学科已有70多年的发展历史。2003年获批了微生物学博士和硕士学科点,使微生物学科得到了快速的发展,承担了多项国家及省部级课题,发表近30篇SCI论文,获得多项省部级科研成果奖。某些研究领域在全国高校中具有一定的地位和影响,如干旱半干旱地区根瘤菌的多样性及分子系统学研究、菌根真菌资源研究、极端环境放线菌资源研究、微生物生理活性次生代谢产物研究和开发等方面取得了一定的成果,在一些方面达到国内先进水平,并且具有鲜明的地域特色。目前在全国高等学校、包括综合大学及农林院校,我校的微生物学科排名第14,在全国农林院校排名第4,在西北地区排名第1。尽管如此,我校微生物学科点同国内其它高校的微生物学科相比还有很大的差距,主要体现在以下方面。
1. 人才方面
我校微生物学科的学科带头人较少,已经有比较突出成绩的主要有韦革宏教授和唐明教授,但还是分散在生命学院和林学院。力量不但分散,而且在有的专业方向缺乏学科带头人。除此以外的其他人员也是分布在植保学院、资环学院。相对而言,国内同类高校的微生物学科形成了一系列研究团队,科研实力较强。如中国农业大学有微生物学与免疫学系,微生物学科师资力量雄厚,现有教职工 21 人,其中包括中国科学院院士李季伦和陈文新在内的教授 8 人,副教授 5 人,中级职称 7 人。另外,还聘请兼职教授 5 人。该校的微生物学科在固氮微生物资源与分类、固氮微生物化学、微生物降解与环境微生物、微生物基因工程方面取得了丰硕的成果,在国内处于领先水平。华中农大微生物学科专业现有教授18人,其中博士生导师15人,"长江学者奖励计划"特聘教授1人。
2. 实验条件
我校微生物学科尽管设立已有多年,但是实验条件较差,目前只有微生物教学实验室4个(约320平方米)和微生物研究室2个(约160平方米),学科点仪器经多年的高频超负荷运转,几件基本的仪器相继出故障,严重影响了本学科点科研工作的顺利开展和学科的正常发展。这同其它高校相比差距甚远。如,南京农业大学微生物学科有江苏省重点学科、农业部重点学科、江苏省双基实验室、农业部农业环境微生物工程重点开放实验室等。中国农业大学微生物学科点则具有国家级重点学科、农业部重点学科、国家"211工程"建设学科点、农业部农业微生物资源及其应用重点实验室等,实验室拥有Forma CO2 培养箱、NBS 7 升发酵罐、倒置荧光显微镜、BD 流式细胞仪、Forma 2级生物安全柜、数字凝胶成像系统、Millipore切向超滤系统、全自动 DNA测序仪、定量PCR仪、激光共聚焦显微镜、毛细管电泳仪、HPLC、2D蛋白胶系统、2D液相质谱仪、细胞低温破碎仪、冷冻真空干燥机等大型仪器。
3. 科研项目和科研平台
微生物学学科点自2003年以来,在承担全校本科生、硕、博研究生繁重教学任务的情况下,先后承担了国家自然科学基金重点项目、全国优秀博士学位论文作者专项基金、新世纪优秀人才支持计划、国家自然科学基金6项、教育部优秀回国人员基金及陕西省农业攻关等多项国家级和省部级重大课题。这些成果说明了我校微生物学科所取得的成绩,但是我们承担国家重大科研项目的能力明显不足,承担国家自然科学基金的项目还偏少,并且由于我校在微生物方面没有省部级和国家级研究平台,从条件上就制约了科研项目的实施和申请。
南京农业大学微生物学科点近些年共承担了国家杰出青年基金、国家自然科学基金、科技部"863"、"973" 计划和自然资源平台项目、国家科技攻关计划项目、农业部跨越计划和成果转化项目以及省部级科研项目等61项,研究经费3955万元,在研经费1814万元,出版学术专著3部,标志性成果"农药残留微生物降解技术的研究与应用"获得了2005年国家科技进步二等奖。与此相比,我校微生物学科点科研项目偏少。
华中农业大学微生物专业是我国历史悠久、国内外闻名的学科点, 由已故的中国科学院院士陈华癸教授等老一辈科学家20世纪40年代创立并经几代人努力发展起来的。1981年被国家批准为全国首批博士学位授权点;1989年被原国家教委批准为国家重点学科;1997年通过国家"211工程"重点学科建设部门预审;1999年被教育部批准为设置"长江学者奖励计划"特聘教授岗位;2002年再次被教育部批准为国家重点学科。1990年以来,国家和有关部门先后依托本学科专业点建立了"农业部农业微生物产品质量检验测试中心"、"微生物农药国家工程研究中心"、"教育部农业微生物重点实验室"和"农业微生物学国家重点室"等研究机构,是"国家生物学理科基地"和"国家生命科学与技术人才培养基地"的主要依托。
中国农业大学微生物学科现为国家级重点学科和211工程中国农业大学重点建设学科。微生物学已建成既有微生物基础和应用基础理论,又具有生产和产业开发等全方位发展的学科与应用体系。"九五"、"十五"期间微生物学系教师主持省级以上的课题30项。1993年以来,全系共发表科研论文200多篇、教材9部、专著5部、译著3部,并获各种科技成果奖7项。
4. 发表论文
本学科点经过师生的共同努力,在科研方面取得了喜人的成果,发表在SCI源刊物上的论文30余篇。同其它同行高校相比,SCI收录论文偏少,影响因子较低,从学科点设立至今影响因子最高的论文是3.0多,还没有影响因子超过5.0的论文。而中国农业大学有100多篇文章收录于SCI;南京农业大学近几年发表文章300余篇,SCI收录40余篇,其中单篇最高影响因子达到7.5;而华中农业大学有10余篇文章的影响因子超过5.0,其中单篇最高影响因子达到9.643,并以第三作者在《Science》上发表论文一篇。
(二)微生物学科在我校教学和科研中的作用
1. 教学支撑作用
本学科点目前共承担全校微生物学相关的13门本科生课程、7门研究生课程。教学规模大、学生人数多、涉及专业面广。主要课程有本科生的《微生物学》、《农业微生物学》、《发酵工程》、《微生物与发酵工程》、《微生物育种学》、《微生物生理学》、《微生物遗传学》、《环境微生物学》、《食用菌栽培学》、《食用与药用真菌学》及研究生的《微生物生态学》、《微生物基因工程》、《微生物分类学》、《高级菌物分类学》、《森林微生物生态学》、《菌根学》、《微生物分子生态学》、《现代微生物研究进展》等课程。涉及生命、农学、资环、园艺、植保、林学、葡萄酒、资环、食品科学等18个专业。其中《微生物学》被评为陕西省精品课程。常年有100多位博、硕士生和青年教师进行科研工作;另外,每年还承担30多名本科生的毕业实习和科创任务。
本学科点近几年来主持编写了《微生物学》、《发酵工程》、《环境微生物学》、《应用微生物学》等面向21世纪系列教材,受到国内同行一致好评。
2. 科研支撑作用
微生物学学科点自2003年以来,在承担全校本、硕、博学生繁重教学任务的情况下,先后承担了国家杰出青年基金1项、国家自然科学基金重点项目1项、全国优秀博士学位论文作者专项基金1项、教育部新世纪优秀人才支持计划3项、国家自然科学基金面上项目6项、教育部霍英东青年基金等国家级和省部级课题近20项,经费800余万元。获全国百篇优秀博士学位论文奖1项;陕西省科学技术进步一等奖1项;近30篇学术论文发表于国外SCI源刊物;出版专著、教材6部;申请发明专利2项(见附录)。
(三)加强该学科建设的必要性、紧迫性
我校微生物学学科点尽管也取得了不小的成绩,但和同类高校相比,差距还是比较大的,究其原因就是因为本学科点知名学术带头人比较欠缺,科教人员相对分散,缺乏省部级实验平台,研究条件较差;仪器设备年久落后,数量也远不能满足工作需要,更无法承担面向全校研究生和青年教师的技术培训任务。而我校要建设成为国内一流农业大学,微生物学的相关技术和实验方法在其中发挥不可替代的作用。因此,目前加强我校微生物学学科建设已到了刻不容缓的地步;否则将会影响到我校该学科的发展,最终会影响甚至阻滞我校其它相关学科教学及科研的发展,同时加强我校微生物学学科建设也可以逐渐缩小与其它高校微生物学科点之间的差距。
二、微生物学科现有研究工作基础
(一)主要研究方向
经过几代学者多年的努力工作和积累,本学科点已形成了3个稳定而具有相当实力的研究方向:
1. 微生物资源多样性及利用研究
西北地区,特别是极端环境中特有微生物的菌种资源、基因资源及多样性研究,建立创新性的专项筛选模型,发掘新的微生物资源;有重要价值微生物的生命活动规律的研究,为有益微生物的利用提供理论依据,促进微生物产业化的发展;干旱半干旱地区以根瘤菌为主的固氮微生物多样性及利用的基础理论与应用技术的研究。
2. 微生物分子生物学研究
通过基因差异表达技术、PCR技术、转座子插入突变等分子生物学手段研究根瘤菌、菌根真菌与宿主植物之间的作用机理,为进一步开发和利用这些农业微生物资源奠定基础。选择极端环境微生物进行抗旱基因、抗盐基因、固氮基因等关键基因的克隆;通过基因工程、代谢途径工程、蛋白质工程等现代生物技术进行微生物菌株的遗传改造技术研究。
3. 应用与环境微生物研究
微生物生理活性次生代谢产物的研究和开发;发酵新产品、新工艺的研究;根瘤菌、放线菌对矿区周围土壤环境中污染重金属离子的吸附和修复的研究;通过细菌的代谢活动降解土壤中有机污染物,如油田周围土壤中污染得烃、多环芳烃、芳香烃等有毒有害甚至致癌物质,建立土壤有机污染生物修复体系。
(二)学术队伍
目前,我校微生物学学科共有教师18名,其中教授5名,副教授8名,讲师7名;40岁以下人员占50%,有出国经历的教师占40%。博士生导师4名,硕士生导师6名;其中,国家杰出青年基金获得者1人、全国百篇优秀博士学位论文获得者1人、教育部新世纪优秀人才支持计划获得者3人(学科点全体人员名单见附表1)。此外,本学科点现有在读硕士研究生近80名,在读博士研究生近30名,都在本学科点参与导师承担的科研项目。
(三)相关研究工作、技术积累和已取得的研究工作成就
近年来我校微生物学科在教学、科研及产业开发等方面取得了长足的发展,在干旱半干旱地区根瘤菌的多样性及分子系统学研究、菌根真菌资源及植物抗逆性研究、极端环境放线菌资源研究、微生物生理活性次生代谢产物研究和开发等方面取得了一定的成果,在一些方面达到国内先进水平,并且具有鲜明的地域特色,受到国内外同行的高度重视和肯定。承担国家级和省部级课题近20多项,累计科研经费800多万元。获科研成果5项。发表研究论文500余篇,其中30多篇发表于国外SCI源刊物,出版专著6部。承担生物工程、生物技术、生物科学、园艺、农学、林学、植保、农业资源利用、环境科学、应用化学等10多个本科专业的《微生物学》、《微生物生理学》、《微生物遗传学》、《环境微生物学》、《食用菌栽培学》及研究生的《微生物生态学》、《微生物基因工程》、《微生物分类学》、《高级菌物分类学》等课程。其中《微生物学》被评为陕西省精品课程。
2004学校成立西北农林科技大学微生物研究中心,促进了微生物学科的发展和人才培养。中心主任韦革宏教授多年来一直从事西北地区豆科植物根瘤菌资源多样性、分类及系统发育研究,建立了西北地区最大的根瘤菌资源库(CCNWAU),保藏菌种4000多株。系统研究了不同寄主根瘤菌的多样性及进化关系,发现了3个根瘤菌新种及一些抗重金属、耐盐碱和降解有机物污染物的根瘤菌,在根瘤菌中发现了一个新的化合物,并在国际权威杂志发表,得到国际同行的高度重视,在国际上产生了较大的影响。主持全国优秀博士学位论文基金、教育部新世纪优秀人才计划、国家自然科学基金(3项)、霍英东青年教师基金、教育部重点项目、高等学校博士点基金和科技部微生物资源平台项目子课题等10多项国家级课题。2002年获全国百篇优秀博士学位论文奖,2004年入选教育部新世纪优秀人才支持计划,2005年入选西北农林科技大学拔尖人才支持计划,2006年获得霍英东青年教师基金奖,2008年荣获陕西青年五四奖章。2008年当选为国际根瘤菌与土壤杆菌多样性及分类分委员会委员。在《FEMS Microbiology Ecology》、《SAM》、《IJSEM》、《Journal of Hazardous Materials》、《Chemistry & Biodiversity》、《Microbiological Research》、《微生物学报》、《遗传学报》等国内外刊物发表论文70多篇,其中11篇被SCI收录,被国外SCI引用40多次。出版专著1部,主编教材2本。
唐明教授主要从事西北干旱和半干旱地区林木菌根真菌种质资源、生态分布及菌根真菌提高植物抗旱性的分子遗传多样性和分化研究。获得国家杰出青年基金,主持教育部创新团队计划、国家自然科学基金重点项目、面上项目、教育部重点项目、教育部高校优秀青年教师教学科研奖励计划项目等多项国家级课题。2005年获陕西省科技进步一等奖(第一名)。发表学术论文60多篇。
(四)现有基础设施与工作条件
西北农林科技大学拥有生物学博士后流动站和生物学一级学科博士学位授予权,拥有微生物学二级学科博士点和硕士点。目前微生物学科点现有的是与生物学相关仪器设备为主,同时,植物学、生物化学与分子生物学、生物物理学等学科与微生物学相互交叉、相互融合、相互促进,以及陕西省分子生物学重点实验室和教育部微生物资源联合实验室等将为研究中心的发展提供强有力的保障。学科点现有微生物教学实验室4个(约320平方米)和微生物研究室2个(约160平方米),已投资90万元进行实验室的建设。
(五)人才培养
近5年来培养本科生毕业生400余人,硕士研究生100余名,博士研究生60余人。同时还指导本科生的科研训练和科创试验。
(六)学术声誉
微生物学学科是我校历史悠久,影响深远的骨干学科之一,自从20世纪30年代我校建立以来,微生物学科就率先设立,多年来,我校微生物学科在全国占有一席之地,尤其在西北地区微生物资源研究方面更具优势,涌现了一批优秀的专家,如汤代良、朱铭莪、程丽娟、郝玉祥等,为我国西部地区微生物的研究打下坚实基础。而目前我校微生物学科点的豆科植物根瘤菌多样性研究、菌根真菌研究、西部放线菌资源研究等方面在国内占有重要地位。
三、制约因素分析
(一) 学科人员现状及学术团队分析
微生物学科点现有教授5人,副教授8人,讲师7人,学科点知名专家较少,没有从国外的引进人才,迫切需要知名专家人才队伍的建设。而现有的这些人员分散在生命学院、资环学院、林学院、植保学院等几个学院,造成了仪器设备和人员较为分散,既不利于形成强有力的科研团队,同时也不利于各课题组之间的学术交流,这在一定程度上限制了我校微生物学科的进一步发展。
(二)平台设备等硬件分析
学科点缺乏省部级实验平台,实验条件较差,仪器设备年久落后,目前只有4个教学实验室和2个微生物研究室,实验场地和配套设施缺乏,远远不能满足科研和教学工作需要。
(三)信息交流、国际交流
本学科点已同芬兰赫尔辛基大学、英国约克大学建立了友好合作关系,多次进行了互访和学术交流,有多名研究生以联合培养方式在这些学校就读。但学科点内多数人员与国内外同行专家的交流还比较缺乏,国际合作与交流的深度和广度还需要进一步加强。
四、建设内容
(一)学科建设规划
基于微生物学学科的重要性,以及在我校教学、科研和微生物学技术人才培养中的重要作用,建议我校尽快加强微生物学学科研究及培训平台建设。学科研究及培训平台主要支撑本学科点3个研究领域的主要研究工作,以及我校相关专业研究生和青年教师的微生物学技术培训工作;实现学科平台服务于科研和技术培训,促进本学科的快速发展和科研水平的提升,带动校内其它相关学科的发展。
根据本学科点3个研究领域主要研究工作的需要,建议学科平台建设分为3部分:"微生物资源多样性及利用研究室"、 " 微生物分子生物学研究室" 、" 应用与环境微生物研究室" 。3部分同时建设,仪器设备公用,不重复购置。学科平台建设需要购置急需仪器设备31种,共53件;需要投资建设经费约515万元。需要购置仪器设备详单见附表2。
(二)人才建设、平台建设
通过引进优秀中青年留学回国人员、在职攻读学位、选派出国留学等措施,提高学科点的学历结构和职称结构。招聘"长江学者特聘教授"l名,获准国家杰出青年基金l人和教育部新世纪优秀人才2人。培养中青年学科带头人2-3名,学术骨干10-15名,形成一支以中青年学术骨干为主,具有一定学术影响的研究团队。力争使西北农林科技大学微生物研究中心建设成为西北干旱半干旱地区微生物多样性与利用省部级重点实验室;建立西北地区微生物菌种保藏中心。
五、建设目标与考核指标
(一)建设目标(五年工作计划)
1. 五年工作计划
经过微生物学学科的建设和发展,培育出一支有创新能力的微生物学研究团队。建成高水平的现代微生物学研究平台,服务于我校微生物学的教学、科研和研究生教育,使本学科点成为我国西北地区微生物学高级人才培养和科技成果创新及国际合作交流的重要基地。
(二)考核指标
1. 学科水平
在干旱半干旱地区豆科植物根瘤菌的多样性及分子系统学研究、菌根真菌资源及抗逆特性研究、极端环境放线菌资源研究等领域达到国内领先和国际先进水平,其中部分研究成果与企业结合实现产业化。争取微生物学科成为国家重点学科(培育)。
2. 科技成果
争取和完成国家重大基础性研究计划(973)项目、863计划项目、国家自然科学基金以及部省级科研课题20项左右;在国内核心刊物和国外刊物上发表学术论文100篇以上,其中SCI和EI收录30篇左右,影响因子大于5.0的论文2-3篇;出版有影响的学术著作2部,出版全国统编教材3部;获国家级、省部级科技奖励2—3项,获专利6—8项。
3. 人才培养
培养高水平博士生30名,硕士生150名左右,接受博士后研究人员2—3名,接收国外留学生或访问学者1-2名。1篇博士学位论文获得陕西省优秀博士论文,力争达到全国百篇优秀博士学位论文水平,每位博士研究生至少发表1篇国外SCI收录论文。
4. 学科队伍建设
通过引进优秀中青年留学回国人员、在职攻读学位、选派出国留学等措施,提高学科点的学历结构和职称结构。招聘"长江学者特聘教授"l名,应用微生物研究方向引进微生物发酵工程教授1名。培养中青年学科带头人2-3名,学术骨干10-15名,形成一支以中青年学术骨干为主,具有一定学术影响的研究团队。
5. 科学研究条件建设
力争使西北农林科技大学微生物研究中心建设成为西北干旱半干旱地区微生物多样性与利用省部级重点实验室;建立西北地区微生物菌种保藏中心。
六、管理体制与运行机制
1. 保障措施
坚持以人为本,以优秀团队建设为核心,创造充分发挥人才创新潜能、有利于人才脱颖而出的良好环境和条件。将实验室的发展与承担国家重大科技任务、开展重要国际合作、培养造就将帅人才紧密结合。加强原始创新与技术创新有机联系。注重探索性基础研究、定向性基础研究和基础性研究工作的合理布局;注重基础研究、技术创新和成果转化的有机衔接。
2. 制度建设
研究和平台部实行实验室、课题组的分级管理体制,责任到人。专人负责平台总的管理;在平台总的管理原则指导下,分实验室和课题组根据其内部的实际需要,制订具体的规章制度和仪器设备的操作规程。的仪器设备设专人管理,负责仪器日常的正常运转和维修内。
3. 管理、运行机制
实验室建设将面向微生物学学科发展的世界前沿,面向国家战略需求,坚持基础性研究定位,坚持"开放、流动、联合、竞争"运行机制,按本学科的3个稳定的研究方向组建更强大的研究学科群,不断加强实验室管理与运行体系建设,经过5-10年的努力,培育出一支具有创新能力的科研团队,发展成为国家级重点学科,成为我省甚至我国微生物学基础研究和高技术前沿探索的核心力量。研究平台实行"开放、流动、联合、竞争"的运行机制,不仅对我校本学科开放,而且积极创造条件对院内和校内开放。积极参与国际合作与学术交流,邀请国外知名学者担任实验室的兼职教授或学术顾问,互派留学人员合作进行科学研究,联合培养人才。实验室欢迎国内外科学家来实验室做研究工作,并鼓励正在完成硕士、博士论文和已取得硕士、博士学位或相当水平的青年科学工作者来室工作。www.cnenzyme.com