王瑛研究員(右一)在田間指導技術。
枸杞早期的利用只是將其作為一種果品食用,人們在長期的食用過程中發現其具有良好的強身健體功效,逐漸被醫學家所應用。
緣由:小枸杞的「前世今生」
迄今為止,儘管枸杞屬野生種遍布全世界,但作為一種經濟植物資源進行野生馴化、大規模栽培和綜合開發利用,則屬中國獨有,而且歷史悠久。
今天我們所食的枸杞,多半是人工種植的。中國西北部的枸杞子味甜、粒大、飽滿,全拜那裡冷涼的氣候、砂質的土壤和充足的陽光所賜。
每年6月,寧夏頭茬枸杞紅透,紅霞接天連地,蔚為壯觀。寧夏枸杞是由中國西北地區的野生枸杞演化的,現有的栽培品種仍可以在適宜的條件之下野生。而歷經了近千年的栽培後,寧夏枸杞具有「中寧枸杞甲天下」的美譽,是歷代中醫藥臨床驗證的道地產區。
然而,從目前枸杞產業的發展來看,寧夏枸杞產業的地理優勢、資源優勢、品牌優勢、科研優勢還未得到發揮和良好的結合。產品的科技含量和附加值不高,現有枸杞深加工企業,普遍規模小,重複建設、分散經營,單打獨鬥,未打出拳頭產品,沒有形成以有龍頭企業為核心的聯合「艦隊」。產品同質化,主導產品不突出,加工成本高,資源利用率低,深加工總量僅佔枸杞產量的10%左右,尤其是枸杞多糖提取、鮮枸杞快速制幹、枸杞保鮮、枸杞有機種植、醫學臨床應用等關鍵技術研究未取得重大突破和推廣,加工層次還處於較低的水平。與此同時,枸杞開發產品中存在著「三少一低一落後」的問題,即特色優勢產品少,高檔次、高質量產品少,高科技含量產品少;生產加工技術水平低;加工技術裝備落後;致使枸杞產品市場營銷競爭力差,制約了枸杞產業化的發展。
源頭:「枸杞品種」將迎來2.0時代
王瑛是中科院華南植物園的研究員,從事藥用植物次生代謝和分子遺傳研究。
她為記者講述了從事枸杞研究的緣由:回國前,她在康奈爾大學從事茄科植物的研究,尤其是茄科植物番茄的基因組研究,為番茄的全基因組測序奠定了基礎。回國後,她的興趣偏向研究藥用植物,茄科植物的枸杞走進了她的視野,於是啟動了枸杞的基礎研究。
中國使用枸杞的歷史雖然悠久,但對枸杞的科學研究卻不多。王瑛課題組首次發表了枸杞的基因組大小,此後,他們又從轉錄組出發,解析了兩個問題:紅枸杞與黑枸杞的差別緣由及其顏色合成途徑。
「2006年,我們開展全國野生枸杞品種考察途中,在內蒙古一個農民家裡發現一個變異品種,果實特別甜,又容易採摘。」通過科學引種、鑑定、區試等一系列工作,王瑛團隊推出了新品種「中科綠川1號」。
毫無疑問,好的品種是支撐枸杞發展的關鍵。據調查,單從品種來看,近年來寧夏農林科學院和中寧縣也培育了多個新品種,品質優良,各有特色,部分性狀超過傳統品種。「中科綠川1號」是我國首個獲國家林業局優良新品種審定的枸杞。果型偏圓,果型大,晶瑩剔透。豐產性好、果實籽少,枸杞多糖含量、總黃酮含量均高於其他同地區主栽品種。在遺傳專家王瑛眼裡,未來鮮食枸杞和鮮枸杞機械採摘直接加工將成為產業發展的新趨勢。「中科綠川1號」成熟果蒂易脫落,人工採收效率高,未來更適合於機械採收和鮮果加工。
「枸杞乾果口感好,幹吃、煮湯、泡茶都極其適宜,優勢十分明顯。吃過的人都很喜歡。」一位業內人士評價。未來當紅紅的鮮枸杞和枸杞鮮汁直接呈現在餐桌上時,將為大家的健康保障提供新契機。
破題:「道地」升級需精誠合作
隨著對枸杞全產業鏈的深入了解,王瑛發現制約枸杞發展的瓶頸似乎不僅僅是品種了,許多遠赴寧夏從事枸杞相關工作的單位也和王瑛有同感。於是,在寧夏回族自治區農業綜合開發辦公室、中寧縣政府和中國科學院的聯手下,「枸杞產業發展聯盟」應需而生。
「枸杞產業發展聯盟」旨在充分發揮中科院研究所相關力量的前沿研究與技術集成的引領帶動優勢,結合寧夏大學、寧夏農林科學研究院地域性特色研發與示範優勢,加上農業綜合開發辦公室科技人員的主體推廣優勢,以及寧夏農業綜合開發辦公室的組織化實施和資金優勢,通過聯合攻關,突破寧夏枸杞產業發展一些瓶頸,促進枸杞產業的發展與升級。
中科院科技促進發展局副局長段子淵表示:「科學院的優勢在於建制化的組織。我院的農業項目尤其如此,因為科學院沒有傳統概念中的農業專業研究所,但農業本身就是一個『大』行業,正好能發揮科學院學科交叉的優勢,將分布在各領域的研究組組織起來,集中目標攻關,這種優勢也正好可以『做明天的事』。科學院機關的項目管理就要針對目標,做好不同領域學科的有機銜接與合理組織配置。
「得益於中科院科技促進發展局整合了院內研究力量,我們有了一支搞研究能打硬仗的人才隊伍,寧夏農業綜合開發辦公室支持了比較充足的研究經費。目前,我們更要打破所(園)際的界限,整合中科院內外一切可以利用的力量,做出漂亮而紮實的工作!」枸杞產業發展聯盟的第一期項目「枸杞產業發展關鍵技術研發和示範推廣」的項目總抓手王瑛如是說。
王瑛團隊在在枸杞新品培育選育出黃色、橙色、紅色的大果型的株系用於後期新的優良品種,在種質資源評價方面,建立了評價枸杞性狀的標準、檢測、結果分析的方法;秦墾在反季節高效栽培技術方面,實現了枸杞鮮果在2016年春節前後至6月初露地鮮果上市前的鮮果持續供應以及延長秋季正常採摘期的20天後。
枸杞的農殘超標是最讓人頭疼的問題,中科院動物所研究員張潤志、張蓉和陳君通力合作,在枸杞蟲病害預測及防控方面,針對枸杞蚜蟲、枸杞木蝨、枸杞癭蟎等三種病蟲,對天敵研究獲得突破性進展。全年減少施藥次數約3次,同時防控效果、防控成本與化學防治基本持平。
在枸杞新型制幹與保鮮技術研發方面,來自中科院理化所的副研究員張振濤研發了高效太陽能熱泵聯合制幹裝備,處理能力達2噸以上的節能環保的熱泵乾燥系統能耗比燃煤降低50%。
傳統上,枸杞在我國以制幹為主。近年來枸杞鮮食作為一種新的消費方式越來越受到關注,消費方式的多元化發展為枸杞產業打開更大的空間。然而,枸杞鮮果皮薄多汁,採後極易腐爛,常溫下保鮮期不超過48小時。中科院華南植物園蔣躍明團隊利用冷鏈物流保鮮技術可將枸杞鮮果貯藏10~30天,保持果色鮮豔、果柄、葉子翠綠,基本保持枸杞鮮果採摘時的外觀、口感和營養品質;與此同時,通過對多種綠色防病保鮮劑及其應用技術的研究,研製了一套有效的枸杞鮮果綠色防腐技術,有效改善了枸杞鮮果供應鏈當中的腐爛問題,為枸杞產業的升級發展提供保障。
在綠色、安全寧夏枸杞專用肥料研發方面,中科院林先貴、王若愚與寧夏大學曹雲娥合作開發了多種肥料配方,顯著提高了畝產和平均株產。
在枸杞活性物質及其保健功能研究方面,中科院過程所趙兵實現了枸杞多糖的高效製備:從原果中分離出10%~15%的純度為50%枸杞多糖。上海有機所呂龍和田庚元團隊在中寧實現了糖肽成果轉化,建成了首條精深加工提取枸杞糖肽系列產品的生產線,可年加工枸杞乾果原料4000噸。中科院蘭化所的邸多隆團隊研發了高效同步分離製備枸杞中活性物質的新工藝,完成以枸杞功能成分為主,具有明確功效的4款功能產品的研發。
「科學家們的工作就是通過基礎研究的積累,把中國特色藥用植物研究透,然後發現新價值。」以枸杞為例,枸杞團隊從枸杞等中藥材為著力點探索並建立了藥用植物資源保護、研究、開發利用的3R(Resource-Research-Resolution)模式研究體系,深化了枸杞的基礎研究,推動了枸杞新產品研發,助力了枸杞產業的發展。
枸杞只是他們的開始。科研人員眼光穿過歷史的煙雲,牢牢盯住了科技解讀道地藥材這一遺留了千年的歷史難題。如果科學家都不敢解題,那麼還會有誰敢解呢?!
(原載於《中國科學報》 2017-05-08 第6版 院所)