陳仲 趙國春 李海英 賈黎明
近日,國家發(fā)改委印發(fā)了《“十四五”生物經濟發(fā)展規(guī)劃》?!兑?guī)劃》聚焦面向人民群眾在醫(yī)療健康、食品消費、綠色低碳、生物安全等領域更高層次需求和大力發(fā)展生物經濟的目標,提出了生物醫(yī)藥、生物農業(yè)、生物質替代、生物安全4大重點發(fā)展領域,以及創(chuàng)新能力提升、生物醫(yī)藥技術惠民、現(xiàn)代種業(yè)提升、生物能源環(huán)保產業(yè)示范、生物技術與信息技術融合應用、生物資源保藏開發(fā)、生物經濟先導區(qū)建設7項重大工程。
《規(guī)劃》明確提出“順應‘追求產能產效轉向‘堅持生態(tài)優(yōu)先的新趨勢,發(fā)展面向綠色低碳的生物質替代應用,滿足人民群眾對生產方式更可持續(xù)的新期待”。
無患子是一種集日用化工、生物質能源、生物醫(yī)藥、園林綠化、生態(tài)修復、木材生產、歷史文化于一體的多功能樹種。大力發(fā)展無患子產業(yè),是踐行“綠水青山就是金山銀山”理念的重要實踐,正在生物環(huán)保、人民健康和生物能源領域發(fā)揮著越來越重要的作用。在2017年,無患子被國家林業(yè)和草原局列為第一批林業(yè)生物質能源主要樹種之一。
無患子是無患子科無患子屬樹種,別名木患子、洗手果等。我國有4種1變種,分布最廣的種是無患子,其次是川滇無患子。自然分布北達河南輝縣南太行海拔500多米的山上,南到海南島及西雙版納,東至浙江、福建和臺灣,西達川西和滇西的廣大地區(qū),以亞熱帶為主。
無患子果皮中富含10%-27%的三萜皂苷,是純天然綠色的非離子型表面活性劑,具有很強的去污和起泡能力。有研究表明,無患子皂苷的乳化力及穩(wěn)定性均高于工業(yè)上常用的表面活性劑,又同時具有抗菌殺菌、消炎止癢和美白等功效。
近年來,隨著人們健康、環(huán)保意識的增強,無患子皂苷作為天然活性物質已經被廣泛應用于手工皂、洗發(fā)香波、各種潔膚護膚化妝品和新型洗滌產品中,深受消費者的喜愛。與石油基和化工合成洗滌劑相比,無患子皂苷無毒無害、易降解、無污染,可有力支撐和引領傳統(tǒng)洗滌工業(yè)向綠色環(huán)保產業(yè)改造和升級。
無患子種仁含油率約40%以上,油酸和亞油酸含量高達60%,是制造生物柴油、高級潤膚劑和潤滑油的理想原材料。無患子種殼堅硬,種子殘渣含碳量高達49.34%,是制作高級活性炭的優(yōu)良原料;種仁富含22%的粗蛋白,可與豆類蛋白相媲美,是良好的飼料、肥料和潛在的蛋白營養(yǎng)來源。所以,無患子可作為能源林樹種助力生物質能源產業(yè)發(fā)展。
另外,無患子也可應用于生物醫(yī)藥領域。它是《本草綱目》中記載的唯一的沐藥同源樹種,“洗頭去風明目、洗面去?”。據《普濟方》等中藥典籍記載,無患子具有清熱祛痰,消積殺蟲之功效,可用于咽喉腫痛、咳喘、鵝喉、牙疼、食滯、疳積、白帶、瘡癬、腫毒等?,F(xiàn)代醫(yī)學研究表明,無患子皂苷單體成分多達70余種,在體外試驗中,對抗腫瘤、保護心腦血管、降血壓等有很好功效。
在生態(tài)保護方面,無患子樹體抗逆性強、根系發(fā)達,在綠化、石漠化植被修復、水土保持林營建等方面也有著十分重要的價值。它樹型美觀、夏花、秋葉和果實金黃,是我國南方園林綠化及生態(tài)修復的重要樹種。2020年,無患子被納入《國家儲備林樹種目錄》A類(2019版)。
自2013年來,北京林業(yè)大學賈黎明教授領銜的研發(fā)團隊對無患子屬植物進行了系統(tǒng)研究。依托“國家能源非糧生物質原料研發(fā)中心”“省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室”和“林業(yè)生物質能源國家國際科技合作基地”等國家級科研平臺,團隊在種質資源調查收集與良種選育、種質資源多樣性與適生區(qū)區(qū)劃、基礎生物生態(tài)學特性、重要性狀形成的分子基礎、種植園模式高效培育技術體系、多聯(lián)產產業(yè)高效可持續(xù)發(fā)展模式等領域取得了一系列進展。
在國家自然科學基金、科技部科技基礎資源調查專項和國際合作項目等支持下,團隊目前共收集17省無患子種質資源375份;主持建設的“建寧縣無患子種質資源庫”入選第三批國家級林木種質資源庫;保存優(yōu)樹半同胞家系64份1650株,無性系175份5000余株,保存面積共20.67 公頃。其中核心區(qū)面積達16公頃,附屬區(qū)4.67公頃;培育出的一系列果實性狀優(yōu)良的無患子植物新品種,填補了國內外無新品種保護權的空白。
團隊在無患子種仁油脂和果皮皂苷等經濟性狀的地理變異、種質資源遺傳多樣性評價及適生區(qū)區(qū)劃、功能基因組學及重要性狀形成的分子基礎等領域取得了突破性成果。與此同時,團隊對無患子種植園模式高效培育技術等展開研究,形成一套以嫁接繁育為主,其他有性和無性繁育為輔助的育苗技術,整合形成以整形修剪、配方施肥、人工輔助授粉、花果調控、果實采收和病蟲害防治為主的種植園管理技術體系。
在全產業(yè)鏈發(fā)展領域,團隊通過研究無患子產品全生命周期評價,提出了我國自主創(chuàng)新“林油一體化”生產工藝及技術路線,建立了“無患子種植園模式+林皂油碳多聯(lián)產”的無患子產業(yè)高效可持續(xù)發(fā)展模式。這些研究成果為無患子良種選育、定向培育及高效利用等提供了有力的理論和技術支撐,助推無患子產業(yè)快速高效可持續(xù)發(fā)展。
近年來,無患子產業(yè)發(fā)展勢頭迅猛。國內福建、浙江、貴州、云南等省陸續(xù)開展了大規(guī)模無患子原料林營造,并已涌現(xiàn)出一批無患子綜合加工利用和貿易企業(yè)。
2018年,北京林業(yè)大學聯(lián)合江南大學、北京中醫(yī)藥大學、北京工商大學等25個高校和科研院所,以及福建源華林業(yè)生物科技有限公司、貴州貞豐榮正無患子發(fā)展有限公司、湖南無患子農林發(fā)展有限公司等14家行業(yè)龍頭企業(yè),成立了“國家林草無患子產業(yè)國家創(chuàng)新聯(lián)盟”,2021年又牽頭成立了中國經濟林協(xié)會無患子產業(yè)分會。聯(lián)盟成員經過多年的深度實質性合作,已經形成了良性合作模式和推廣轉化機制,建立了無患子良種選育和原料林培育、無患子皂苷綠色制造及應用開發(fā)、無患子精深加工與化妝品研發(fā)等多支團隊,實現(xiàn)了“政產學研用”的有機結合。目前已向市場推出無患子手工皂、洗發(fā)液、沐浴液、洗潔精、面膜、牙粉、嬰幼兒專用洗護用品等綠色洗滌和美容產品,取得了良好的社會反響。
“十四五”期間,圍繞生命科學和生物技術發(fā)展變革趨勢,面對“堅持生態(tài)優(yōu)先”的新趨勢和加快建設美麗中國目標,在無患子產業(yè)領域,應加快天然皂苷等植物活性成分逐漸代替或部分代替工業(yè)合成表面活性劑等化學成分,構建現(xiàn)代生物產業(yè)體系,有序推進無患子在綠色環(huán)保表面活性劑、生物醫(yī)藥等方面的多功能開發(fā)利用。定向選育、推廣和應用高含油率無患子能源林新品種,因地制宜開展多功能生物能源原料林基地建設,大力發(fā)展無患子產業(yè),助力推動生物環(huán)保與生物能源產業(yè)發(fā)展。
同時,在生物資源保護利用領域,要在全國范圍內繼續(xù)開展無患子屬植物資源本底調查和評估工作,構建生物資源數據庫,進一步擴大種質資源庫規(guī)模,努力建設高效繁育基地。要建立優(yōu)異種質資源的篩選平臺和創(chuàng)新利用評價體系,支撐繁育和新品種培育。要創(chuàng)新生物資源利用技術,提升優(yōu)質基因標記開發(fā)、基因優(yōu)化及工程化改造等技術,實現(xiàn)高效、快速、定向培育一批優(yōu)質種質資源,提升我國生物種質國際競爭力。
相信,通過各方不斷協(xié)作、努力和支持,無患子產業(yè)必將為生物技術賦能經濟社會發(fā)展貢獻出自己的力量。