本产品和技术依据细胞代谢流在线检测与计算分析原理，配置上除常规的温度、搅拌转 速、消泡、pH、溶解氧浓度 (DO) 等测量控制以外，还增添了发酵液真实体积、高精度补料量 (如基质、前体、油、酸碱物) 测量与控制，高精度通气流量与罐压电信号测量与控制，并与尾 气CO2和O2分析仪或质谱仪连接。可精确得到发酵过程计算机参数优化与放大所必需的包括 各种代谢流特征或工程特征的间接参数，如摄氧率 (OUR) 、二氧化碳释放率 (CER) 、呼吸商 (RQ) 、体积氧传递系数 (KLa) 、比生长速率 (µ) 等。广泛应用于生物制药 (传统生物制药和现 代基因工程制药) 、食品轻工发酵、农业生物 (微生物饲料、微生物农药、微生物肥料和动物 疫苗) 、新兴生物能源和石化环保等行业工业化工程项目的系统设计和全面技术实施。带动了 多个行业技术进步。

● 项目简介：细菌生物膜是细菌互相粘连形成的模样物，对大多数抗生素耐药，其耐药性比浮游菌可高达100倍。近年来细菌生物膜疾病日益严重、治疗难度极大，目前尚无抗细菌生物膜药物上市。YycG/YycF双组分信号转导系统对细菌的生长和生物膜形成具有重要的调控作用，可以作为理想的药物靶标筛选抗生物膜先导化合物。对先导化合物优化改造，评价其药效，研究候选药物的药代动力学特征并对其安全性进行初步评价，探讨其成药性，可能产生创新性强、具有自主知识产权的候选新药。● 应用前景：通过生物信息学分析，在表皮葡萄球菌全基因组中共发现了16对双组分信号转导系统。选择其中一组YycG/YycF 系统中的组氨酸激酶YycG的保守功能域HATPase_c作为候选抗菌药物靶点，通过高通量虚拟筛选获得了具有抑制生物膜作用的小分子化合物，能够可特异性地作用于葡萄球菌属等革兰阳性球菌，对革兰阴性菌无抑菌作用，且对哺乳类细胞毒性作用低。对表皮葡萄球菌已形成生物膜中的细菌具有杀伤作用，同时也可使细菌生物膜的结构发生改变，很好的抑制了生物膜的形成。以其中两个小分子化合物作为先导化合物，进行结构优化改造，已经获得30个结构新颖的衍生物。通过表皮葡萄球菌生物膜杀伤实验证明，其中5个化合物的MIC，MBC和抑制生物膜浓度均不同程度的优于先导化合物。化合物H5-10的MIC，MBC和抑制生物膜浓度分别达到1.5，3.1，25μM。目前该项目的技术水平居于国内领先、国际先进水平。本项目已申请并获得授权2项国家发明专利。

本发明公开了一种基于琼脂糖微流控芯片的细菌富集装置及其制作方法，该装置包括贴合的琼脂糖薄层和亲水性薄层，所述琼脂糖薄层为二分树式通道结构，具有多个开放的溶液通道入口和一个用于细胞收集的封闭的通道末端，该装置的制作方法包括两个步骤：(1)包括制作二分树式通道结构的阳膜来制作出琼脂糖薄层；(2)与亲水性薄层基片贴合并且封装从而制作出微流控装置。通过本发明，解决克服现有细菌富集微流控装置效率不高，装置结构复杂的技术问题。

该成果 2011 年、 2013 年先后获连云港市科学技术进步二等奖、一等奖。项目实施的核心技术为水产养殖动物细菌病诊断技术与免疫技术，形成了较为完善的水产养殖动物疾病诊断和防控的技术体系。 包括（1） 环介导恒温扩增技术（LAMP），（2） 黄芪佐剂水剂型灭活疫苗及卵黄抗体疫苗。

滇藏热泉生态系统中蕴含着丰富的微生物资源，包含大量的系统发育位置未知且功能奇特的神秘、新颖的微生物类群。课题组结合宏基因组学测序技术和生物信息学手段从中重构出14个具有甲烷/烷烃代谢能力的微生物基因组（图1），其系统发育多样性极高且独特，广泛分布于韦斯特古菌门、哪吒古菌门(Nezharchaeota)等TACK超级门中。值得一提的是，该课题组首次于奇古菌门(Thaumarchaeota)中发现其具有产甲烷功能。此前，奇古菌门以其好氧氨氧化能力而为众人所熟知，而课题组首次对其厌氧状态下产甲烷能力的发现表明我们目前对此门认知的局限性，神秘的自然界或将远远超出我们的认知。此外，组学技术的发展或将指引我们对其进化历史进行更全面的认知。课题组对这些未知生命的代谢特征进行了揭示，并发现除却传统的氢营养型产甲烷菌外，还有多种氢依赖的甲基营养性产甲烷菌，他们可吸收热泉生态系统中多种甲基底物以完成甲烷的产生（图2）。通过进化基因组分析，课题组还对古菌祖先的进化起源进行了推测，研究发现对于具有产甲烷能力的微生物类群，其甲烷代谢关键基因mcrABG相对较为保守，并无明显的水平基因转移时间发生；而对于烷烃氧化的微生物类群，水平基因转移对其多样性塑造有着深远影响。基于甲烷代谢基因的保守性，课题组对其祖先序列进行了序列重构，从而来推测祖先序列的最适生长温度，结果表明具有mcrABG标记基因的微生物类群或起源于高温生境（图3）。另外，由于 TACK和ASGARD超级门中，以及广古菌门中大部分支系均具有甲烷/烷烃代谢能力，且相应微生物相比其它同支系微生物有着更为悠久的进化历史，因此，课题组猜测地球早期生命中，古菌的祖先或具有甲烷和烷烃代谢能力。

中试阶段/n该项目针对现行国家认定的喹乙醇残留标示物 3-甲基喹噁啉-2-羧 酸，首次制出标准品，研究制订了畜禽和水产动物可食性组织及产品中 残留检测方法标准 2 种，在国内外首次研制出基于抗体的 ELISA 试剂盒及试纸条 3 种。这些方法标准及产品已纳入国家兽药残留监控计划，在 全国得到广泛应用。采用放射性示踪和液质联用技术，在国内外首次全 面系统地研究了喹乙醇在大鼠、猪、鸡和鱼体内的吸收、分布、代谢和排泄规律，发现了 9 种新代谢产物，重新确定了喹乙醇在猪、鸡和鱼体

该研究首次通过化学全合成以及天然产物分离获得了一类对于促进铜绿假单胞菌生长和耐药至关重要的天然产物分子 pseudopaline ，并且确定了 pseudopaline 相对和绝对立体构型。在此基础之上，雷晓光课题组初步探索了 pseudopaline 的生物活性，证明该分子是一类广谱的金属离子螯合剂， 可以促进铜绿假单胞菌对二价金属离子的转运、吸收，从而促进该细菌生长和产生耐药性。 最后，雷晓光课题组还合成了 pseudopaline- 荧光素的偶联体，证明了该偶联体可以被有效地转运进入铜绿假单胞菌，从而 验证了利用该天然产物开发新一代抗生素、例如 新型“特洛伊木马”类型的 pseudopaline- 抗生素偶联 体，帮助克服耐药机制的可行性。

成果描述：项目针对猪鸡病原菌耐药性导致细菌病难防控、用药量大、产品药残的关键技术难题，取得了重大理论和方法创新成果。 项目揭示了我国近12年猪鸡病原细菌耐药性变化规律，建立菌种库和耐药数据库，创立了5种细菌耐药基因分子检测新方法；改进了7种动物专用抗生素及其制剂的生产工艺和质量；创制了非生素免疫增强剂4种。获国家2类新兽证书6个，3类2个。获国家发明专利12项，实用新型专利1项。主编参编专著6部，发表论文123篇，包括本专业权威SCI论文AAC(IF:4.672)，JAC(IF:4.659)等35篇。成果应用使猪鸡抗生素用量减少30%-70%，细菌病降低50%，节省用药成本30%，为有效控制猪鸡细菌感染及耐药，减少抗生素使用，保障公共卫生和食品安全提供了新的理论和技术。市场前景分析：应用领域：本项目的应用领域主要为兽药、疫苗生产企业以及大中型猪鸡养殖生产企业。可共同企业合作开发新型兽药、生物制品等，同时也可为大中型猪鸡养殖生产企业提供技术支撑，有效降低抗生素的使用，保障产品安全，打造高品质放心品牌。市场需求：猪鸡细菌性疾病严重危害公共卫生和食品安全，如猪链球菌、猪鸡沙门氏菌引起人感染发病的公共卫生事件。在规模化养殖条件下，细菌性疾病呈多发趋势如大肠杆菌等，畜禽因细菌性疾病致死或生产性能下降等造成全国年直接经济损失400亿元（畜牧业年鉴2010）。病原细菌产生耐药性是致细菌疾病难控治、用药量大（每年畜禽抗生素原料药用量多达10万吨）、产品药残高的关键技术难题，如近年来出现耐多种抗生素的结核杆菌、金黄葡萄球菌、大肠杆菌等“超级耐药菌”，引起了极大关注。本项目通过产学研结合12年联合攻关，创立了细菌耐药基因的分子检测新方法，揭示了细菌耐药性变化规律，创新了耐药性控制理论和应用技术，并在安全高效新兽药研发中得到广泛应用（图1），可为保障我国猪鸡养殖健康、公共卫生和产品安全提供了有力的科技支撑，其市场需求极大。与同类成果相比的优势分析：“该项目已在国内多个省市规模化猪场，鸡场、示范区、饲料厂、兽药厂等进行了推广应用，成果应用效益显著。研究成果丰富了病原菌耐药基因的基础理论研究，为病原菌的耐药性分子检测和监测提供了新的技术手段，项目选题技术路线合理，研究手段先进，数据可靠，结果可信，具有先进性、创新性和实用性的特点。其成果总体水平居国内领先、国际先进，部分成果处于国际领先水平”。

本发明公开了一种过氧化物氧化还原酶Prx?I重组蛋白在制备抵抗急性细菌性败血症药物中的应用，所述的重组蛋白是在过氧化物氧化还原酶Prx?I氨基酸序列的N端或C端连接回输肽蛋白构建而成；所述回输肽的氨基酸序列为5’-AAVLLPVLLAAP-3’；本发明首次提供了过氧化物氧化还原酶Prx?I重组蛋白除了具有分解H2O2的经典生化功能外，还具有新的抵抗急性细菌败血症的免疫学功能；通过对该蛋白分子进行重组改造，显著增强活性蛋白进入细胞的效率，通过提高利用效率而赋予其具有更高的生物学活性，从而降低生产成本，具有良好的应用前景。