兰草生金 千亿产业破茧成蝶
为破解兰科植物食药用发展面临的资源濒危、育种繁育困难、功能成分不清、产业化水平低等世界性难题,福建农林大学兰思仁教授团队历经30年潜心研究,在兰花真菌异养理论与应用、石斛拟境与苗床架空栽培技术、石斛生物碱抗AD机理、药用蝴蝶兰育种及抗抑郁产品开发等方面的研究,取得丰硕成果和显著效益,构建起覆盖资源保育—良种创制—高效栽培—精深加工的全链条技术体系,推动我国食药用兰科植物产业实现跨越式发展。目前,该产业总产值已突破1430亿元,成为发展林下经济、推动乡村振兴的典范。
筑牢种源根基,创制产业“芯”动力
兰科植物是全球野生动植物保护的旗舰类群,具有重要的观赏、食药用、生态、科研和文化价值。全球共有兰科植物736属约3.1万种,占被子植物的10%,均为濒危保护植物,占《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)保护物种总数的90%以上。我国作为全球兰科植物多样性分布中心和特有种类宝库,已知现存180属1980种,其中特有种760种。然而,其巨大的食药用价值因野生资源枯竭和传统技术落后未能充分开发。
多年来,兰思仁教授团队以石斛、天麻、金线莲、独蒜兰、白及及药用蝴蝶兰等核心物种为研究对象,展开系统性科研攻关。
该团队系统构建了种质保存体系。建立种质资源圃13个,保护道地种源23个,收集原生种413种、品种/系3775个,保存种质资源8.9万份,建成全球保存最全的食药用兰科植物种质资源库。同时,突破育种瓶颈,创新研发石斛杂交专用处理剂,攻克有性生殖障碍,使结实率从40%跃升至90%。还建立了金线莲、独蒜兰高效杂交育种体系,采用“杂交+多倍化”技术选育白及优异种质,并首创“染色体倍性调控+育性恢复”精准育种技术体系,突破蝴蝶兰大花与芳香性状聚合障碍。至今,团队已成功选育优良新品种46个,填补国内外空白。
创新栽培模式,破解生产难题
该团队创新繁殖技术和栽培模式,发明了铁皮石斛种苗高效繁殖技术,使育苗周期缩短30天以上,生产效率提升20%。同时,首创基于碎石基质的人工拟境栽培技术,建成3323亩全国最大铁皮石斛GAP基地,实现道地药材规模化、标准化种植,品质产量双提升。首创石斛苗床架空栽培技术,有效突破地栽成活率低、病虫害重等瓶颈,单产提高2倍以上。该技术在全国无偿推广,推动石斛设施栽培面积从0.5万亩跃升至50万亩,开创高效集约化规模栽培新模式。首创利用真菌改变独蒜兰附生习性的技术,率先实现其人工地栽和规模化生产,地栽产量提升1.7倍,有效成分提高43.5%。实现了兰科植物人工栽培从0到1再到规模化的路径,破解长期困扰产业的繁育瓶颈。
在破解产业化水平低难题方面,团队创新精深加工技术,建立生物碱、多糖、兰胚素等功能成分的标准化制备工艺与质控体系,还开发涵盖药品、保健品、食品、日化品等四大类109个高附加值新产品,实现了兰科植物资源的全产业链高值化综合利用,有力推动产业转型升级。
颠覆传统认知,创立前沿理论
该团队在Nature Plants等顶级期刊发表研究成果,首次揭示兰科植物通过“劫持”真菌营养的偏利共生机理,阐明兰科植物在进化中通过基因丢失适应异养,以及通过持续表达特定基因“劫持”真菌营养以在低光无根叶环境下完成生命周期的分子机制,颠覆了教科书“互利共生”的传统观念,创立“养兰先养菌”新理念,为人工栽培提供了核心理论支撑。
该团队创立兰花分子生药学新学科方向,系统解析了石斛、天麻、金线莲等活性成分及其功能机制,深挖食药用兰科植物功能宝库,奠基新药研发。不仅阐明石斛碱、多糖、天麻素的合成通路及其抗肿瘤、调节代谢紊乱等药食同源功能,还发现了石斛生物碱抗阿尔茨海默病(AD)机理,为AD新药研发提供关键先导化合物,同时探明了天麻淀粉分子特性并构建其改性协同递送体系。团队首次发现独蒜兰抗癌新化合物8个,以及白及美白、药用蝴蝶兰抗抑郁等功效,并建立其功能成分提取与应用技术体系。
该团队已培养国家级人才10人次、博硕士研究生538人,荣获省部级科技进步奖9项(含特等奖1项),培育新品种46个、获授权专利69项,制定国家及行业标准15项。其核心技术在全国32个省(区、市)推广应用,累计应用面积达249.3万亩。近3年新增产值699.2亿元,占全行业年新增产值的54.3%,新增利税21.6亿元。(李圣薇)
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