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杜红岩:杜仲的成果转化之路依靠科技支撑

归档日期:06-05       文本归类:杜仲      文章编辑:爱尚语录

  【人物档案】杜红岩,中国林业科学研究院经济林研究开发中心(国家林业局杜仲工程技术研究中心)副主任,研究员,森林培育农学博士、博士生导师,中南林业科技大学博士生导师,《杜仲产业绿皮书》第一主编,《经济林产业绿皮书》主编,中国经济林协会杜仲分会常务副会长兼秘书长,中国林业产业联合会杜仲产业发展促进会副会长,中国林学会经济林分会常务理事。

  (中国科技网 左瑾)杜红岩从1986年开始一直从事杜仲等经济林育种、栽培与综合利用研究,我国经济林研究领域知名专家。先后主持国家各级攻关课题20余项,近期主持的主要项目包括国家“十一五”科技支撑计划“杜仲和红豆杉工业原料林丰产栽培技术体系研究”,国家“十二五”科技支撑计划“杜仲材用和药用林定向培育关键技术研究”,国家林业公益性行业科研专项“杜仲育种群体建立与综合利用技术研究”等。

  在2016年,杜红岩关注了多项重大事件、领先科技成果。例如中国成功将世界首颗量子卫星发射升空,中国成功发射新一代大推力运载火箭长征五号,中国两名航天员在天宫二号空间实验室工作生活了30天,目前世界上最大的单口径射电望远镜FAST也于9月在贵州正式落成启用等;而在杜红岩的专业领域内,则关注了在基因技术领域,CRISPR–Cas9基因编辑技术的发展逐步成熟。杜红岩表示:“国家林业局发布《全国杜仲产业发展规划(2016-2030)》,标志着我国杜仲产业发展将进入新的快速道。《全国杜仲产业发展规划(2016-2030)》的发布,对加快新型杜仲橡胶资源高效培育与产业发展,促进我国战略性新兴产业健康发展,维护国家生态安全,保障国家粮油安全,改善国民身体素质,促进森林城镇绿化美化,推动我国一带一路绿色体系建设都将起到极大的推动作用。”国家林业局制定《林业产业发展“十三五”规划》,规划将“杜仲产业发展工程”列入“十三五”林业产业发展重点工程。

  中国林科院经济林研究开发中心是我国林业系统惟一专门从事经济林研究的国家级科研单位。2016年在杜仲、仁用杏、长柄扁桃、柿属植物等经济林育种工程、高效栽培与综合利用方面取得了新的突破和具有良好产业化前景的重要研究成果。

  在杜仲长期育种工程研究方面,收集全国以及日本、美国等地杜仲资源1300余份,建立了世界上最大的杜仲基因库;构建了不同用途的杜仲种质资源评价技术体系;建立了200多个杜仲无性系组成的育种群体,选育出杜仲优良无性系100余个,‘华仲11-15号’等5个新品种获得植物新品种权,审定‘华仲16-18号’等3个高产杜仲橡胶良种;取得杜仲全基因组系列研究成果,攻克了杜仲基因组高杂合、高重复序列组装技术瓶颈,揭示了杜仲橡胶高效生物合成的分子机理,获得了大量杜仲橡胶和药用成分合成相关的功能基因;揭示了高效适应生物和非生物胁迫的分子基础。杜红岩称:“研究成果对突破高产杜仲橡胶和现代中药育种技术、科学指导杜仲橡胶资源培育与高效利用都具有十分重要的里程碑意义。 ”

  在杜仲良种快繁、高效栽培模式与技术创新研究方面,杜仲规模化嫁接成活率达到95%以上;杜仲嫩枝扦插繁殖技术取得重大突破,良种嫩枝扦插成活率从5%提高到80%以上;创新了杜仲果园化栽培、雄花园栽培、高密度叶皮材兼用林栽培等高效栽培模式和系列技术,其中杜仲果园盛果期每公顷产果量达3.9-4.8吨,高密度叶皮材兼用林杜仲叶每公顷产量达15吨以上,每公顷杜仲橡胶产量达450kg以上,取得了重大突破。

  在杜仲资源高效利用技术研究方面,系统开展了杜仲果实、杜仲雄花、杜仲叶、杜仲皮、杜仲木材等综合利用研究。优化了杜仲雄花茶、杜仲亚麻酸软胶囊、杜仲山杏高档配方食用油、杜仲系列化妆品、杜仲雄花茶饮、杜仲养生挂面、杜仲营养饼干、杜仲系列保健酒料等功能产品生产工艺与技术,同时在杜仲功能型食用菌,杜仲功能饲料及其杜仲羊、杜仲猪、杜仲鸡等健康畜禽产品等功能产品规模化示范方面取得显著效果,为杜仲综合利用开辟了新途径,为杜仲产业提供了强有力科技支撑。

  在仁用杏科技创新方面,仁用杏育种取得了显著成效,选育出高产优质抗晚霜优良60余个,审定仁用杏良种7个。揭示了仁用杏的起源问题,为仁用杏长期育种工程指明了方向。研发出仁用杏系列功能食品、化妆品等,为仁用杏综合利用提供了有力的技术支撑;在长柄扁桃育种与繁育技术方面,筛选出高产优质长柄扁桃优良无性系50多个,审定长柄扁桃良种4个,建立了稳定的长柄扁桃组织培养技术体系。

  在柿属植物科技创新方面,收集并保存柿属植物种质资源667份,完成了300余份种质的果实脱涩难易及风味、果实营养、活性物质含量及其抗氧化性等品质评价;选育出果用、叶用和优良雄性资源88份;获得植物新品种保护权1个,审定林木良种1个;完成了5个柿属植物叶绿体基因组测序,确定了柿属植物研究的模式种,开发了一种准确鉴别柿属植物种的cpDNA分子标记,为柿属植物长期育种打下了坚实基础;建立柿高效栽培技术体系;建立了主要涩柿品种脱涩加工体系,果实脱涩后可保鲜2个月以上,为柿属植物的加工利用提供了技术支撑。

  “这些研究成果显著提升了杜仲、仁用杏、长柄扁桃和柿属植物等经济林产业的影响力,”杜红岩表示,“同时在提高经济林产业科技支撑能力,促进产业增效、企业增收、精准扶贫,加快经济林产业化进程和促进一带一路绿色产业体系建设等方面发挥重要的引领作用。”

  据报道,杜仲为第四纪冰川侵袭后残留下来的古生树种,我国是现有杜仲的惟一原产地,也是世界上杜仲种质资源最丰富的国家,杜仲种质资源的保护显得尤为重要。特别值得提出的是,杜仲为单科单属单种树种,属国家重点二级保护野生植物,遗传背景相对狭窄,而随着经济的快速发展,人为活动越来越频繁,杜仲种质资源流失现象越来越严重,加强我国杜仲种质资源保护刻不容缓,而基因库则是保护我国珍稀物种种质资源的最有效途径之一。基因库(种质资源保存库)是科研、生产或保护的需要,利用原地保存、异地保存、离体保存等方式建设的特种林分或特殊设施,是国家的重要战略资源,也是遗传多样性和生物多样性的基础。杜仲基因库收集保存国内外丰富的和具有代表性的杜仲种质资源,包括野生资源、变异类型、变异单株、优树、超级苗、杂交育种材料、家系、优良无性系、新品种、良种、DNA等,具有重要的保护和利用价值。杜仲基因库除了重要的资源保护功能,还是杜仲长期育种工程研究的基础,在基因库收集的杜仲种质资源基础上,建立育种群体和核心种质,再通过科学的育种(常规育种和分子标记辅助育种)程序,选育具有重要经济价值和良好产业化前景的杜仲良种,为杜仲产业发展持续提供优良品种。目前我国依托中国林科院经济林研究开发中心等已着手建立国家杜仲、仁用杏、长柄扁桃、柿属植物等经济林树种种质资源库。

  针对杜仲果实提取杜仲橡胶和杜仲油等综合利用的新思路,杜红岩表示:“杜仲果实提取杜仲橡胶和杜仲油等综合利用的新思路是根据未来杜仲产业发展的大趋势和杜仲本身经济价值与综合利用潜力而提出来的,也就是以杜仲高产杜仲橡胶、亚麻酸油等良种为基础,以杜仲果园化栽培模式与系列技术为主导,杜仲橡胶、杜仲亚麻酸油、杜仲中药、功能饲料、功能型食用菌、功能食品等综合利用,杜仲果实、杜仲雄花、杜仲叶、杜仲皮、杜仲木材全树利用,最大限度挖掘杜仲综合利用潜力和价值。”

  众所周知,杜仲是我国名贵中药材,具有补肝肾、强筋骨、降血脂、降血压、久服轻身耐老等功效,为中药上品,在我国现代中药产业发展中具有重要作用。“但是,除杜仲中药外,杜仲还是我国独有的、珍贵优质天然橡胶资源,是世界天然橡胶资源中唯一具有巨大开发前景的三叶橡胶替代资源。杜仲橡胶具有抗撕裂、耐磨、防腐蚀、透雷达波、储能、吸能、换能、减震、形状记忆等等优点,可应用于航空航天、军事国防、汽车工业、高铁、通讯、医疗、电力、水利、建筑、运动竞技等领域。”杜红岩称,“我国天然橡胶对外依存度达80%,发展杜仲橡胶产业是切实解决我国优质天然橡胶资源匮乏的有效途径,也是加快我国橡胶工业健康发展,保障国民经济发展、国防工业供给的根本措施,其战略意义十分重大。”

  杜仲是我国十分重要的木本油料树种,在利用杜仲果皮提取杜仲橡胶的同时,杜仲种仁的利用也具有巨大潜力和应用前景。杜仲种仁油α-亚麻酸含量高达67.6%,是目前发现的α-亚麻酸含量最高的植物之一,为橄榄油、核桃油、茶油的8~60倍。α-亚麻酸具有降血脂、降血压、增强智力、预防心肌梗塞和脑梗塞、增强智力、保护视力、抗衰老、抗癌等多种功效,开发潜力巨大。中国林科院杜仲研究团队研究出杜仲亚麻酸油高效培育技术,α-亚麻酸油亩产达15公斤左右。大力发展杜仲木本油料产业,对改善和优化国民食用油结构,提高国民身体素质和健康水平,对国家粮油安全将起到十分重要的保障和示范作用。

  除了杜仲橡胶和杜仲亚麻酸油外,杜仲叶还是是十分理想的功能型健康饲料,杜仲叶内含有的粗蛋白、粗脂肪、维生素、氨基酸等各种营养物质,用杜仲功能饲料喂养鱼、牛、羊、鸡、猪等,能够满足动物生长发育所需大部分营养需求,可使禽畜体内的胶原蛋白含量提高50%以上,中性脂肪减少20%以上,鸡蛋内的胆固醇含量降低10%~20%。杜仲叶中所含抗菌消炎等活性成分,能提高畜禽的免疫能力,减少疾病的发生和抗生素的使用,使畜禽肉蛋安全优质,减少抗生素残留等对人体的副作用和危害。

  另外,杜仲叶、枝桠材等还是生产功能型食用菌等优质原料,杜仲木材为优质用材,是生产高档家具、活性炭等优质原料。

  杜仲果实提取杜仲橡胶和杜仲油等综合利用,杜仲果实、杜仲雄花、杜仲叶、杜仲皮、杜仲木材全树利用,能够最大限度挖掘杜仲综合利用潜力和价值,推动杜仲产业发展方式由粗放、单一、低产、低效向精细、综合、高产、高效的转化。

  杜红岩称:“杜仲综合利用新局面包含以下几层含义:一是从用途来说,杜仲产业从单一利用杜仲树皮的药用,扩展到杜仲果实、杜仲雄花、杜仲叶、杜仲皮、杜仲木材全面应用,杜仲橡胶、杜仲现代中药、木本油料、功能饲料、杜仲碳汇、杜仲森林康养、城乡绿化等综合应用与产业开发;二是从行业覆盖面来说,由仅涉及林业和医药等少数行业的产业,拓展到国防军工、航空航天、汽车工业、高铁、通讯、医疗、电力、水利、建筑、运动竞技等多个领域;三是从技术创新层面,利用现代新科技,研发高性能航空和汽车轮胎、高铁重要部件、航空航天产品、医疗保健产品、健康安全食品、安全畜禽肉食产品等等,从多等方面促进我国经济健康发展,持续改善我们的生活质量。”

  杜红岩认为:“就杜仲研究与产业发展来说,2017年将是杜仲产业发展十分重要的一年。《全国杜仲产业发展规划(2016~2030)》的发布,标志着我国杜仲产业将进入新的发展快速道。将加强杜仲科技支撑体系建设,全面提升杜仲产业发展的科技支撑能力。”

  据报道,《规划》强调,要加强杜仲科技支撑体系建设:(1)加快杜仲产业科技创新与产业发展平台建设,建立杜仲产业技术创新战略联盟、协同创新中心等平台。建立杜仲国家工程技术研究中心,加强产、学、研结合,促进杜仲产业科学发展。(2)加快杜仲良种培育和栽培技术创新。建立杜仲长期育种工程,杜仲种质资源库建设,开展杜仲良种苗木的规模化快繁技术研究,杜仲高效栽培模式与技术创新工程;(3)加快杜仲关键技术和核心装备研发。包括产品加工及综合利用关键技术研发工程,核心装备研发工程等。(4)大力推进杜仲产业科技成果转化;(5)加快杜仲科技推广体系建设;(6)大力推进杜仲产业认证及标准体系建设。加强与完善杜仲产业的科技支撑体系建设,对提高杜仲良种质量,迅速提升杜仲高效栽培与综合利用技术水平和综合效益,全面支撑杜仲产业可持续健康发展具有重要的科学意义。

  目前,杜仲高效培育、高值化利用技术研究与集成示范已经列入国家“十三五”重点研发计划,重点解决杜仲高效培育技术碎片化、缺乏系统性等突出问题,杜仲培育与采收过程中生产力和生产效率提升技术,杜仲有效成分工业化提纯分离与质量控制技术集成,从杜仲产品研发、中试到规模化生产技术创新与集成等。利用杜仲亚麻酸油、杜仲雄花资源等研发降血脂、降血压等健康产品,利用杜仲功能饲料生产无抗杜仲猪肉、杜仲羊肉、杜仲鸡肉(蛋)、杜仲牛肉,为人们提高更加安全、健康、优质的肉蛋产品,持续提升国民身体素质与健康水平。

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