從基礎研究到“生物經濟”，油菜產量提升有秘密

　　5月10日,《“十四五”生物經濟發展規劃》正式公布,將推動生物農業產業發展作為培育壯大生物經濟支柱產業的重要內容，明確要提高糧食等重要農產品生產能力和質量。生物育種成為了生物農業的首要發展方向，其中，分子育種作為生物育種的技術手段之一，在油菜等重要經濟作物的育種研究方面被廣泛應用。

　　油菜作為最古老的經濟作物之一，在我國已有上千年的種植歷史，時至今日，我國的科學家們還在持續探索如何提高油菜的產量和質量。在科學家、企業與政府等各方的共同推動下，油菜的增收擴產鏈條愈發完善，生物經濟效益開始凸顯，生物經濟產業的良性循環也正在逐步形成。

　　油菜——最古老的經濟作物之一

　　油菜可以分為芥菜型、白菜型和甘藍型三種，因其籽實可以榨油，故得名“油菜”。油菜、花生、大豆是我國油料生產的主體，產量占油料作物總產量的85%以上。

　　除食用外，油菜還可作工業原料。食品工業中，菜油經過精煉、脫臭、氫化，可制作成色拉油、起酥油、人造奶油等用于烹調、制作糖果和糕點；輕工業中，菜油可用于生產肥皂、造紙、紡織、醫藥等；重工業、電氣化等領域都需要菜油作為原料……菜籽餅是油菜籽榨油后的副產品，是一種高效、無公害化的農家有機肥，可以用來改善、肥沃土壤。

　　正因為油菜有如此廣泛的經濟價值，所以早在幾千年前我國就開始嘗試培育油菜。

　　《本草綱目》指出，古代栽培的“芥菜”、“蕓苔”便是如今的油菜。油菜最初主要作為蔬菜食用，《通俗文》中記述“傳說塞外有云臺戍，始種此菜”。后來，人們發現“蕓苔”的種子能榨油，于是將“蕓苔”馴化成兩種，分別是用來榨油的“油用蕓苔”和用來食用的“菘”，其中“油用蕓苔”發展成了我們今天俗稱的“油菜”。

　　到了宋代，商品經濟盛行, 食用油伴隨著餐飲業的進步經濟作物屬性日益明顯，人們對于菜籽油的需求也愈發旺盛。

　　對油菜增產、提質的孜孜以求

　　為了提高油菜產量，獲得更多收益，元代時我國南方利用冬季閑田種植油菜，并發展出油菜與水稻輪作的生產模式；明代時江南地區首創“油菜育苗移栽技術”，解決了油菜與水稻輪作換茬，季節緊張的矛盾。明代時，我國油菜每畝菜籽產量已達100公斤。

　　油菜是我國種植的第一大油料作物，占國產植物油50%以上，換句話說，提高油菜的產量和含油量就是滿足我國食用油安全的根本保證之一。

　　如何提高油菜的產量和質量，也是許多科學家持續研究的重要課題。這背后，分子育種等新技術的出現提供了底層支撐。

　　為了明確芥菜型油菜地方品種——“四川黃籽”基因進化與環境作用的相互關系，湖南農業大學聯合中國農業科學院油料作物研究所與諾禾致源研發合作中心一起分析了“四川黃籽”的基因組，闡明了芥菜在8000-14000年前起源于西亞，自西向東沿三條獨立路徑傳播，通過基因突變和漸滲雜交演化出6個遺傳類群；同時，揭示了芥菜傳播過程中，開花期對環境適應及人工選擇籽用、莖用、根用芥菜形態變異的基因組區域和候選基因。目前此研究成果已在Nature Genetics上發表，題為“Genomic insights into the origin, domestication and diversification of Brassica juncea&rdquo”。

　　在對芥菜型油菜研究的基礎上，中國農業科學院油料作物研究所再次與諾禾致源研發與合作中心聯手，啟動了分析、利用優質性狀的基因提升油菜產量的研究。產量是油菜最重要、最復雜的性狀之一，每株油菜的“角果數”、“每角果粒數”和“千粒重”是影響產量的三個重要因素。研究基于418份現代油菜種質高深度重測序數據，揭示了油菜種質的環境適應性和農藝性狀的遺傳變異基礎，同時對包括株型（PA）和產量（PY）性狀在內的56個重要農藝性狀進行關聯分析，確定了628個關聯位點及相關的候選基因。該研究結果破解了油菜產量提升的基因奧秘，奠定了油菜持續增產的理論基礎。目前Nature Genetics已刊登了這一成果，題為“Genomic selection and genetic architecture of agronomic traits during modern rapeseed breeding” 。

　　形成生物經濟產業的良性循環

　　與傳統育種技術相比，分子育種的出現實現了從依靠經驗到定向、高效、精確育種的轉變，大幅提高了育種效率和成功率，保障了作物的產量和質量。其實良種選育只是油菜產業鏈條上的一個環節，油菜的生產經營流程還包括播種、田間管理、收獲、加工等環節，各環節融合形成產業鏈，生物經濟才更為完整。而這當中的每個環節都可以成為科學家研究的課題。

　　新技術的突破預示著未來行業的發展趨勢，促使不同角色的企業投身其中。

　　以科研服務為例，諾禾致源在全球范圍內與眾多科研院所、高校、研究型醫院和企業等機構建立了廣泛的合作關系，完成多項具有國際先進水平的基因組學研究工作，在眾多研究領域取得了豐碩成果。截止2021年12月，諾禾致源與項目伙伴合作發表SCI文章790余篇，累積影響因子大于6120。

　　而在加工環節，近年來，部分農業產業化國家級重點企業在中國農業科學院油料作物研究所、華中農業大學等科研院所的指導下大力推進油菜產業鏈與示范基地建設，助力當地農民增收致富。

　　有了政策的支持，企業發展得越來越好，生物經濟的發展速度也不斷加快。今年，農業農村部組織開展“油菜產業綠色革命科技行動”，著力擴大油菜生產，增加油菜種植面積。通過全區域布局、全價值鏈挖掘、全產業鏈開發，集成示范、綠色、高產、高效的油菜“三全高效”，全面提高油菜產業綜合效益，維護國家食用油安全與產業鏈、供應鏈自主可控，促進鄉村振興與健康中國戰略實施，端牢自己的“油瓶子”。

　　如此多樣化的研究領域，如此廣泛的市場需求，疊加政策的大力扶持，生物經濟產業正源源不斷地吸引著科學家、企業家、政府機關等各方力量深入探索，生物經濟產業的良性循環正在逐步形成。

　　參考文獻：

　　https://doi.org/10.1038/s41588-021-00922-y

　　https://doi.org/10.1038/s41588-022-01055-6