作者:王晨绯 谭如冰 来源:中国科学报 发布时间:2017/5/8 10:57:53
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提升道地中药材的魅力 枸杞的科技创新之路

王瑛研究员(右一)在田间指导技术。

■本报记者 王晨绯 通讯员 谭如冰

枸杞早期的利用只是将其作为一种果品食用,人们在长期的食用过程中发现其具有良好的强身健体功效,逐渐被医学家所应用。

缘由:小枸杞的“前世今生”

迄今为止,尽管枸杞属野生种遍布全世界,但作为一种经济植物资源进行野生驯化、大规模栽培和综合开发利用,则属中国独有,而且历史悠久。

今天我们所食的枸杞,多半是人工种植的。中国西北部的枸杞子味甜、粒大、饱满,全拜那里冷凉的气候、砂质的土壤和充足的阳光所赐。

每年6月,宁夏头茬枸杞红透,红霞接天连地,蔚为壮观。宁夏枸杞是由中国西北地区的野生枸杞演化的,现有的栽培品种仍可以在适宜的条件之下野生。而历经了近千年的栽培后,宁夏枸杞具有“中宁枸杞甲天下”的美誉,是历代中医药临床验证的道地产区。

然而,从目前枸杞产业的发展来看,宁夏枸杞产业的地理优势、资源优势、品牌优势、科研优势还未得到发挥和良好的结合。产品的科技含量和附加值不高,现有枸杞深加工企业,普遍规模小,重复建设、分散经营,单打独斗,未打出拳头产品,没有形成以有龙头企业为核心的联合“舰队”。产品同质化,主导产品不突出,加工成本高,资源利用率低,深加工总量仅占枸杞产量的10%左右,尤其是枸杞多糖提取、鲜枸杞快速制干、枸杞保鲜、枸杞有机种植、医学临床应用等关键技术研究未取得重大突破和推广,加工层次还处于较低的水平。与此同时,枸杞开发产品中存在着“三少一低一落后”的问题,即特色优势产品少,高档次、高质量产品少,高科技含量产品少;生产加工技术水平低;加工技术装备落后;致使枸杞产品市场营销竞争力差,制约了枸杞产业化的发展。

源头:“枸杞品种”将迎来2.0时代

王瑛是中科院华南植物园的研究员,从事药用植物次生代谢和分子遗传研究。

她为记者讲述了从事枸杞研究的缘由:回国前,她在康奈尔大学从事茄科植物的研究,尤其是茄科植物番茄的基因组研究,为番茄的全基因组测序奠定了基础。回国后,她的兴趣偏向研究药用植物,茄科植物的枸杞走进了她的视野,于是启动了枸杞的基础研究。

中国使用枸杞的历史虽然悠久,但对枸杞的科学研究却不多。王瑛课题组首次发表了枸杞的基因组大小,此后,他们又从转录组出发,解析了两个问题:红枸杞与黑枸杞的差别缘由及其颜色合成途径。

“2006年,我们开展全国野生枸杞品种考察途中,在内蒙古一个农民家里发现一个变异品种,果实特别甜,又容易采摘。”通过科学引种、鉴定、区试等一系列工作,王瑛团队推出了新品种“中科绿川1号”。

毫无疑问,好的品种是支撑枸杞发展的关键。据调查,单从品种来看,近年来宁夏农林科学院和中宁县也培育了多个新品种,品质优良,各有特色,部分性状超过传统品种。“中科绿川1号”是我国首个获国家林业局优良新品种审定的枸杞。果型偏圆,果型大,晶莹剔透。丰产性好、果实籽少,枸杞多糖含量、总黄酮含量均高于其他同地区主栽品种。在遗传专家王瑛眼里,未来鲜食枸杞和鲜枸杞机械采摘直接加工将成为产业发展的新趋势。“中科绿川1号”成熟果蒂易脱落,人工采收效率高,未来更适合于机械采收和鲜果加工。

“枸杞干果口感好,干吃、煮汤、泡茶都极其适宜,优势十分明显。吃过的人都很喜欢。”一位业内人士评价。未来当红红的鲜枸杞和枸杞鲜汁直接呈现在餐桌上时,将为大家的健康保障提供新契机。

破题:“道地”升级需精诚合作

随着对枸杞全产业链的深入了解,王瑛发现制约枸杞发展的瓶颈似乎不仅仅是品种了,许多远赴宁夏从事枸杞相关工作的单位也和王瑛有同感。于是,在宁夏回族自治区农业综合开发办公室、中宁县政府和中国科学院的联手下,“枸杞产业发展联盟”应需而生。

“枸杞产业发展联盟”旨在充分发挥中科院研究所相关力量的前沿研究与技术集成的引领带动优势,结合宁夏大学、宁夏农林科学研究院地域性特色研发与示范优势,加上农业综合开发办公室科技人员的主体推广优势,以及宁夏农业综合开发办公室的组织化实施和资金优势,通过联合攻关,突破宁夏枸杞产业发展一些瓶颈,促进枸杞产业的发展与升级。

中科院科技促进发展局副局长段子渊表示:“科学院的优势在于建制化的组织。我院的农业项目尤其如此,因为科学院没有传统概念中的农业专业研究所,但农业本身就是一个‘大’行业,正好能发挥科学院学科交叉的优势,将分布在各领域的研究组组织起来,集中目标攻关,这种优势也正好可以‘做明天的事’。科学院机关的项目管理就要针对目标,做好不同领域学科的有机衔接与合理组织配置。

“得益于中科院科技促进发展局整合了院内研究力量,我们有了一支搞研究能打硬仗的人才队伍,宁夏农业综合开发办公室支持了比较充足的研究经费。目前,我们更要打破所(园)际的界限,整合中科院内外一切可以利用的力量,做出漂亮而扎实的工作!”枸杞产业发展联盟的第一期项目“枸杞产业发展关键技术研发和示范推广”的项目总抓手王瑛如是说。

王瑛团队在在枸杞新品培育选育出黄色、橙色、红色的大果型的株系用于后期新的优良品种,在种质资源评价方面,建立了评价枸杞性状的标准、检测、结果分析的方法;秦垦在反季节高效栽培技术方面,实现了枸杞鲜果在2016年春节前后至6月初露地鲜果上市前的鲜果持续供应以及延长秋季正常采摘期的20天后。

枸杞的农残超标是最让人头疼的问题,中科院动物所研究员张润志、张蓉和陈君通力合作,在枸杞虫病害预测及防控方面,针对枸杞蚜虫、枸杞木虱、枸杞瘿螨等三种病虫,对天敌研究获得突破性进展。全年减少施药次数约3次,同时防控效果、防控成本与化学防治基本持平。

在枸杞新型制干与保鲜技术研发方面,来自中科院理化所的副研究员张振涛研发了高效太阳能热泵联合制干装备,处理能力达2吨以上的节能环保的热泵干燥系统能耗比燃煤降低50%。

传统上,枸杞在我国以制干为主。近年来枸杞鲜食作为一种新的消费方式越来越受到关注,消费方式的多元化发展为枸杞产业打开更大的空间。然而,枸杞鲜果皮薄多汁,采后极易腐烂,常温下保鲜期不超过48小时。中科院华南植物园蒋跃明团队利用冷链物流保鲜技术可将枸杞鲜果贮藏10~30天,保持果色鲜艳、果柄、叶子翠绿,基本保持枸杞鲜果采摘时的外观、口感和营养品质;与此同时,通过对多种绿色防病保鲜剂及其应用技术的研究,研制了一套有效的枸杞鲜果绿色防腐技术,有效改善了枸杞鲜果供应链当中的腐烂问题,为枸杞产业的升级发展提供保障。

在绿色、安全宁夏枸杞专用肥料研发方面,中科院林先贵、王若愚与宁夏大学曹云娥合作开发了多种肥料配方,显著提高了亩产和平均株产。

在枸杞活性物质及其保健功能研究方面,中科院过程所赵兵实现了枸杞多糖的高效制备:从原果中分离出10%~15%的纯度为50%枸杞多糖。上海有机所吕龙和田庚元团队在中宁实现了糖肽成果转化,建成了首条精深加工提取枸杞糖肽系列产品的生产线,可年加工枸杞干果原料4000吨。中科院兰化所的邸多隆团队研发了高效同步分离制备枸杞中活性物质的新工艺,完成以枸杞功能成分为主,具有明确功效的4款功能产品的研发。

“科学家们的工作就是通过基础研究的积累,把中国特色药用植物研究透,然后发现新价值。”以枸杞为例,枸杞团队从枸杞等中药材为着力点探索并建立了药用植物资源保护、研究、开发利用的3R(Resource-Research-Resolution)模式研究体系,深化了枸杞的基础研究,推动了枸杞新产品研发,助力了枸杞产业的发展。

枸杞只是他们的开始。科研人员眼光穿过历史的烟云,牢牢盯住了科技解读道地药材这一遗留了千年的历史难题。如果科学家都不敢解题,那么还会有谁敢解呢?!

《中国科学报》 (2017-05-08 第6版 院所)
 
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