问题——产业与民生需求倒逼生物技术突破 新中国成立初期,粮食与工业原料紧缺、生产效率偏低、生物制造基础薄弱等问题交织,迫切需要以微生物技术提升淀粉糖化效率、拓展非粮资源利用路径,并以自主技术减少对外依赖。如何把科研选题与国计民生、产业痛点对接,形成可复制、可放大的技术供给,成为当时科研工作者必须回答的现实课题。张树政长期强调“以需求定方向”,其科研路线从酶制剂到糖生物工程,贯穿的主线正是解决“急需、卡点、短板”。 原因——从源头菌种到关键机理,夯实自主创新链条 酶工业起步阶段,核心问题在于菌种与工艺。上世纪50年代,张树政带领团队开展高产糖化酶菌种筛选,获得高产黑曲霉菌株并推动应用。据对应的成果测算,该技术路径在当时实现显著节粮增效,形成了可观的经济与社会效益,并在1985年获得国家科技进步一等奖。其意义不仅在于单项成果,更在于建立了“菌种选育—发酵生产—应用转化”的完整技术链条,为我国酶制剂工业早期发展提供了关键支撑。 面对资源约束与饲料蛋白紧缺等问题,她在上世纪60年代将研究视线投向秸秆等非粮生物质,探索以白地霉转化秸秆生产单细胞蛋白。随后——团队深入向基础机理攻关——围绕白地霉的戊糖代谢途径开展研究,阐明关键酶的诱导特性,并在英文期刊发表成果。由“工程示范”转入“机理阐释”的路径,反映了以产业需求牵引、以科学问题支撑的研究逻辑,为后续生物质高值化利用提供了可借鉴的方法论。 在传统发酵与现代生物技术结合上,她自1962年起系统研究红曲菌,将传统经验纳入可控的现代工艺框架。约十年后,团队实现红曲菌葡萄糖淀粉酶的工业化生产;此后又引入酶结晶、等电聚焦与聚丙烯酰胺电泳等技术手段,获得红曲糖化酶晶体,并在国际会议与论文发表中集中展示“中国酶”的研究水平。该系列工作体现出我国在关键生物催化体系上的持续追赶与局部引领,也为后续高纯度酶制剂、结构生物学研究与产业放大奠定基础。 影响——从“节粮增效”到“学科崛起”,释放创新乘数效应 张树政团队对糖苷酶的系统研究,覆盖α-淀粉酶、肝素酶等20余种重要酶类,逐步建立起我国糖相关酶资源与功能特征的研究谱系。其对糖基化引起构象差异等现象的发现,为理解蛋白质功能调控与糖链生物学提供关键数据积累。随着生命科学进入“从基因到功能”再到“从分子信息到系统调控”的阶段,糖链作为重要生物信息载体的学术价值与应用潜力不断提升,此长期积累使我国在相关前沿领域具备了继续攀升的基础。 进入上世纪90年代,生物制造开始向高温、高盐、强酸碱等极端条件拓展,以降低污染风险、提升反应效率并适配工业流程。张树政将研究拓展至嗜热菌等极端微生物,从中纯化多种极端酶,为新型生物催化提供材料与思路。此类研究的产业指向明确:极端酶可与现代工程菌改造、过程控制技术结合,提升生物制造的稳定性与规模化能力。后续相关菌株经基因工程改良进入产业化序列,也印证了“基础资源—工程优化—产业落地”的技术路径。 更具前瞻意义的是,她在当选中国科学院院士后,敏锐把握糖链研究的国际前沿趋势,推动我国糖生物学与糖生物工程从无到有的体系化建设。自1993年起,她联合业内力量就项目布局与平台建设积极建言,推动召开多次高层次学术研讨,组织编写奠基性著作,促成学科方向、人才培养与科研组织方式的集中发力。这种从单点突破转向学科与产业生态建设的“二次创业”,为我国在糖链药物、疫苗研发、肿瘤与免疫相关诊断、精准医学等潜在应用方向预留了战略纵深。 对策——以国家需求为牵引,构建从实验室到产业的协同机制 张树政科研历程表明,面向国家需求并不等同于短期逐利,关键在于把“应用目标”拆解为可验证的科学问题、可复制的工程方案与可放大的产业路径。面向未来,应健全以企业为主体、产学研用深度融合的创新机制,推动高性能酶制剂、极端酶库与糖链技术平台建设;同时强化关键共性技术攻关,如高通量筛选、定向进化、结构解析与工艺放大一体化,提升我国在生物制造与生物医药上游核心环节的自主供给能力。 前景——糖链与生物制造加速融合,技术竞争转向“平台能力” 当前,全球生物经济加速发展,酶制剂与糖链技术在绿色制造、食品与农业、医药健康等领域应用空间持续扩大。随着合成生物学、计算设计与高端分析技术进步,酶的设计与迭代效率提升,糖生物学也从基础研究走向工程化、产业化。可以预期,未来竞争不再仅是单个成果的比拼,更是菌种资源、核心酶库、分析测试、工艺放大与标准体系等平台能力的综合较量。我国若能在关键平台上持续投入、在人才梯队上稳定接续,将有望在若干细分方向形成从“跟跑”到“并跑”乃至“领跑”的转变。
科研的价值不仅体现在论文和奖项上,更在于能否解决国家发展和民生需求,并形成可持续的创新体系。张树政从菌种筛选到学科建设的历程,反映了科技工作者将个人追求融入国家发展的选择。未来需要坚持问题导向、加强协同创新、促进成果转化,才能在国家发展的关键领域实现更多突破。