在壮美的内蒙古高原西南部,藏着一片绿色的“海洋”。
在鄂尔多斯市的鄂托克旗,坐落着全球最大的低温螺旋藻产地。走进螺旋藻产业园,一座座长约110米的跑道式养殖大棚鳞次栉比,俯身望去,大棚内不断流动的池水中,漂浮着点点绿色,共同晕染出墨绿的底色。
“螺旋藻属于微藻,肉眼基本观察不到,我们看到的这些绿色的小点其实是由上百株螺旋藻抱团形成的。”鄂托克旗螺旋藻业协会副会长苏勇宁告诉记者。从1995年的偶然发现至今,近三十年时间,鄂托克旗螺旋藻从一方碱湖走向了广阔天地。
何以搅动“一池春水”?
螺旋藻是地球上最古老的光合生物,属蓝藻门,是生长在碱性湖泊中的一种墨绿色的丝状微藻,距今已有近35亿年的历史,远远望去恰似“一池春水”。
“螺旋藻喜好高温、高盐、高碱环境,PH值要在9.5-10.5之间,而鄂尔多斯高原上天然碱湖星罗棋布,其中鄂托克旗的哈马太碱湖是世界四大碱湖之一,天然碱资源储量大、品位高,非常适宜螺旋藻的生长。”站在白色大棚前,苏勇宁顶着烈日逐一检查螺旋藻的生长情况,“1995年,内蒙古农业大学教授乔辰带领学生在鄂托克旗调研时,偶然在碱湖中发现了我国特有的、富含二十二碳六烯酸的低温钝顶螺旋藻藻种。”
螺旋藻产业园内的养殖大棚(赵宇彤摄)
考虑到天然螺旋藻不易生长,过度开采会对碱湖生态造成不可逆损伤,鄂托克旗决定以人工方式培育螺旋藻。
地处神奇富饶的北纬39度,鄂托克旗光热资源充足,昼夜温差大、气候干燥,年日照平均超过3000小时,有利于藻的光合作用和蛋白质的积累;且地下水资源丰富、水质优良,“不仅重金属、多环芳烃微生物等有害物质含量低,还富含藻蓝蛋白、类胡萝卜素、多糖和叶绿素等物质。”苏勇宁告诉记者,凭借得天独厚的自然资源条件,鄂托克旗决定大力发展螺旋藻产业。
2009年,鄂托克旗在哈马太碱湖北侧开建总占地面积12400亩螺旋藻产业园区;截至目前,鄂托克旗年生产螺旋藻粉达5200吨,占全球总产量的40%以上,成为名副其实的“世界藻都”。
天气变化“藻”知道
要想人工培育螺旋藻,及时把握天气变化至关重要。
“一定范围内,温度、光照强度与螺旋藻的生长速度呈正相关关系。”苏勇宁向记者介绍,“温度低于25℃时,温度是主导因子;较高温度(30℃以上)时,光照强度是主导因子。光照、气温对藻体生长的影响是综合性的。”
有二十余年从业经验的苏勇宁,就曾在天气上摔过跟头。
“前几年,还没有精确气象服务的时候,突然来了一场暴雨,我按经验看了看云层,觉得这场雨不会对大棚内养殖的螺旋藻造成伤害。”回想起多年前的暴雨,苏勇宁笑着叹了口气,“结果雨水倒灌进大棚,损失惨重。”自那以后,他不再盲目“看云识天气”,养成了每天固定看天气预报的习惯。
大棚内生长的螺旋藻(赵宇彤摄)
除了灾害性天气的监测预报外,螺旋藻养殖还需要针对病虫害发生发展防控的气象服务。
围绕多重需求,鄂托克旗气象局推出多项服务。“四年前,我们就组建了专门的工作群,每天坚持为螺旋藻养殖户发布天气预报信息。”鄂托克旗气象局局长孔祥晨打开微信,数个螺旋藻服务群映入眼帘,“但一开始效果并不明显,我们不懂螺旋藻的生长规律,更不懂养殖户的需求。”
于是,孔祥晨召集单位员工挨个走访养殖户,询问他们对天气预报的需求,既明确了工作思路,发布一周天气预报,实时滚动,“重要的事情说三遍”,也学习了螺旋藻相关知识,发现螺旋藻不仅怕暴雨,也害怕沙尘侵扰。
现在,除了提供实时精确的天气预警,气象部门还建设了自动气象站,密切关注大棚内的培养液温度、大棚内温度、空气温度、蒸发量、日照、光合有效辐射等环境参数。此外,通过与螺旋藻研发中心合作,气象部门找出了影响螺旋藻产量与品质的最优气象因子,指导螺旋藻的科学生产。
小微藻也有大用途
“当鄂托克旗委、旗政府联系到我们团队时,我们都非常惊喜。”浙江大学爱丁堡大学联合学院(ZJE)/浙江大学鄂尔多斯鄂托克生物医药联合研究中心教授周民告诉《中国科学报》。
2023年10月24日,鄂尔多斯市人民政府、鄂托克旗人民政府与浙江大学签订了共建“生物医药联合研究中心”合作协议,由周民任中心主任。周民团队长期关注微藻领域研究,取得多项研究突破,而鄂托克旗则具有螺旋藻养殖的规模、质量优势,双方强强联合,共同挖掘小小螺旋藻的大用途。
“目前,浙江大学组建了具有鲜明交叉学科背景的50余人团队,包括大学教授5人,硕博四十余人,研究背景涵盖医学、药学、生物学、农学、动物科学、化学、材料学等7个一级学科。”周民告诉记者,浙大鄂尔多斯生物医药联合中心依托浙江大学及其附属医院,采用“人才飞地”发展模式,从临床问题出发,开展临床转化研究。
合作不到一年,浙大鄂尔多斯生物医药联合中心已取得多项科研成果,包括十余篇学术论文、两项发明专利等。
“我国存在大量由于过量饮酒、经常饮酒导致的酒精性胃炎患者,但当前在预防和治疗方面缺乏高效治疗手段和技术。”周民给记者举了个例子,“螺旋藻含有钾、钠碱性离子,能直接中和胃酸并抑制胃蛋白酶。我们团队模拟螺旋藻藻华特征现象,以螺旋藻作为功能性药物载体,利用白藜芦醇的优越抗炎性能,并结合果胶的粘膜保护功能,研发了新一代天然胃漂浮技术和递药系统,能让药物在胃部长期滞留并高效缓释,解决了长期以来酒精味胃炎胃部药物停留难的重大技术难题。”今年5月,相关研究成果发表在国际学术期刊《材料》上。
此外,周民团队基于螺旋藻的临床推广进行了大量探索性研究,持续挖掘螺旋藻在临床应用、技术转化和产业化合作方面的可能性。