祖元刚
祖元刚,1954年2月出生于吉林省镇赉县。1975年在东北师范大学获得学士学位,1984年在东北师范大学获硕士学位并留校工作,1987年在东北林业大学获博士学位后留校任教,历任助教、讲师、副教授、教授,1993年任博士生导师。1998年担任国家重点学科——植物学科的学科带头人。现任东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室主任,兼任东北林业大学植物药工程研究中心主任和东北林业大学野生植物保护研究院院长。
曾先后荣获中国科协“首届青年科技奖”、“霍英东教育基金会青年教师奖(研究类)”、“做出突出贡献的中国博士学位获得者”、“全国优秀科技工作者”、“黑龙江省十大杰出青年”、教育部“跨世纪优秀人才培养计划”、人事部“百千万人才工程”、“国家级有突出贡献的中青年专家”等荣誉称号。现任国务院学位委员会学科评议组成员,国家自然科学基金委员会学科评议组成员,国家发改委高技术产业化示范项目评审专家,中国野生植物保护协会副会长,中国医药和保健品进出口商会植物提取物分会专家委员会副主任,中国植物学会常务理事,中国生态学会常务理事,黑龙江省植物学会理事长,黑龙江省生态学会理事长,《植物研究》主编等学术职务。
祖元刚教授自1978年起开始从事植物分类学教学与研究,1981年起开始从事以草原为主要研究对象的植物生态学教学与研究,1987年起开始从事以森林为主要研究对象的植物生态学教学与研究,1992年起祖元刚教授带领一个由青年科研人员组成的研究团队,白手起家,成立了森林植物生态学教育部重点实验室研究平台,利用这个研究平台开展了以植物活性成分为主要研究对象的植物资源学研究,特别是自1997年起开始从事以目的活性物质高效利用为主要内容的植物提取物研究与开发,研制出一整套具有中国特色和自主知识产权的植物目的活性成分的定向培育、分离纯化、质量控制、结构修饰以及生产装备的理论与技术体系,取得了以下重要进展。
(1)首次通过组织培养获得中国特有抗癌药用植物——喜树无性系再生苗,攻克了喜树离体叶片愈伤组织诱导率低、不定芽发生频率低的关键技术难点并获得国家发明专利,为我国通过组织培养途径大力开展药用植物的人工繁殖提供了具有自主知识产权的规模化无性系快速繁育技术;首次根据喜树的生物生态学特性,在大田条件下人工配置成短周期、矮林化复合群落并获得国家发明专利,为我国高效、优质地培育和利用药用植物资源提供了具有自主知识产权的规模化立体快速繁育技术;首次提出通过人工调控生态条件,促进人工培植的植物体内目的活性成分增量的植物生活史型理论,并在长春花、乌拉尔甘草和刺五加的大田栽培中应用成功。在科学出版社出版了四部学术专著,同时还对不同环境条件影响下喜树种子在发芽后喜树碱和羟基喜树碱含量的动态变化规律进行了研究,全面阐述了人工调控并促进目的活性物质增量的生理生态学原理与措施,为我国资源植物的规模化定向培育,以便获得植物提取物生产所需的优质原料提供了科学依据和技术支撑。
(2)创造性地研制出将新鲜原料制备成活体细胞团块的水培养体系,通过前体喂饲瞬时定向诱导目的活性物质增量的鲜磨匀浆多级定向诱导生产工艺,原料精细切分与溶剂同步萃取的干磨匀浆空化分离生产工艺,以负压为动力源,将提取液与废弃固形物快速分离的负压快速过滤生产工艺,通过液态二氧化碳的非极性吸附效应,分离纯化粉体物料中极性强的生物小分子的二氧化碳超临界萃取生产工艺,通过负压空化效应,使提取液中大比重的杂质与混有微固体颗粒的生物小分子实现快速分离的负压沉降解析生产工艺,通过负压空化效应,使提取液中微固体颗粒与生物小分子快速分离的负压空化固-液萃取生产工艺,通过负压空化效应,使萃取液中的目的活性物质与其他生物小分子快速分离的负压空化液-液萃取生产工艺,此外还应用自主研制的负压成膜浓缩生产工艺来回收植物提取物生产中产生的废液和废气,应用自主研制的无氧高温热解及尾气冷凝回收技术,使植物提取物生产中产生的废弃固形物实现资源化利用。上述一整套具有自主知识产权的原始创新型植物提取物生产原理与技术,全面替代了我国在植物提取物生产中沿用的原料烘干粉碎、渗漏浸提、醇沉浓缩等传统落后装备,实现了以高纯度、高得率、无污染、无废料为技术特征的植物提取物新工艺的产业化关键技术升级。
(3)针对植物提取物各项创新型生产工艺的需求,及时研制出了相应的匀浆机、快开式提取罐、快速合成分离罐、超临界萃取釜、负压空化解析沉降柱、负压空化混悬固液萃取分离柱、空化混悬液液萃取分离柱、负压层析柱、快开式分离纯化柱、负压成膜浓缩器等专用配套生产装备,彻底改变了我国在植物提取物生产中借用食品、化工、轻工、医药等行业的生产装备而出现的实用性差、效率低的落后局面,使我国植物提取物生产在参与国际竞争中,不仅在生产工艺上抢占了国际同行技术领域中的制高点,而且也在生产装备上保持了国际同行技术领域中的独占性。
(4)依据国际主流市场对我国植物提取物目的活性物质纯度、含量、农药残留的实际要求,应用现代大型精密仪器设备的检测手段,研制出我国自主进行植物提取物纯度、含量的质量检测方法,打破了国际市场企图封杀我国植物提取物进入国际主流市场的关键技术壁垒。
(5)针对喜树碱衍生物毒性大的问题,采用糖苷和吡啶盐对喜树碱衍生物进行结构修饰,以增加水溶性和提高生物利用度的途径来降低毒性,并应用分子生物学的方法对其新化合物的抗肿瘤分子靶点进行检测验证,为我国喜树碱类衍生物抗癌新药的研制奠定了坚实的理论和技术基础。
祖元刚教授先后出版学术专著10部,获授权国家发明专利24项,实用新型专利9项,新申请专利50多项,发表学术论文90余篇。2004年获国家科技进步奖二等奖,2006年获教育部提名国家技术发明奖二等奖和国家技术发明奖二等奖,2007年获高校技术发明奖二等奖,同年还获中国发明协会第三届“发明创业奖”特等奖并被授予“当代发明家”的荣誉称号,取得了显著经济效益和社会效益,为促进我国植物生态提取业的发展提供了有力的科技支撑。迄今已指导博士后20名,培养博士生51名、硕士生65名,其中很多已是学科和学术带头人。
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