中国农科院成功开发阿维菌素绿色制造新策略

近日，中国农业科学院植物保护研究所微生物天然产物农药创新任务在Bioresource Technology上发表题为“Production of avermectins by Streptomyces avermitilis through solid-state fermentation using agro-industrial waste”的研究论文。

阿维菌素（avermectin）是全球生产量与使用量最大的生物源农药，全球年需求量约5,000吨，市场规模突破30亿美元，中国是全球唯一生产国。阿维链霉菌（Streptomyces avermitilis）规模化液体发酵是阿维菌素的主要生产方式，然而高能耗、高污染和高成本的现状，制约了其在可持续农业中的应用。考虑到农业废弃物资源化利用是实现农业绿色发展的重要途径，我们探索了利用农业废弃物进行固体发酵这一阿维菌素绿色高效生物制造的新策略。

本研究通过对常见工农业废弃物进行比较分析，确定了可用于阿维菌素固体发酵的培养基最优成分种类（麦麸、玉米芯、甘蔗渣、蚯蚓粪等）及其含量。通过响应面优化分析，发现基质含水量、氧传质是影响阿维菌素固体发酵效果的关键因素，在78.5%的基质水含量与25%的接种量条件下，固体发酵效率最高。为了探索阿维菌素固体发酵的可应用性，研究探索了浅盘连续发酵策略，可实现4轮重复批次稳定性发酵，显著缩短发酵延滞期，阿维菌素B1a产量达到3.83 mg/gds，综合测算成本相比液体发酵降低8.38%。此外，阿维菌素固体发酵物也有作为微生物农药防控农作物病虫害的应用潜力。该研究拓展了阿维菌素绿色生物制造新模式及在农业中的应用场景，为链霉菌属其他农用天然产物绿色生产与应用提供了借鉴。

中国农业科学院植物保护研究所为论文的第一完成单位，博士研究生杜国忠为论文第一作者。中国农业科学院植物保护研究所李珊珊研究员和东北农业大学向文胜教授为论文共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国农业科学院创新工程项目的资助。