转基因甘薯：在更大的空间中“收获”能源

    ■ 核心提示

　　甘薯是继水稻、小麦、玉米之后的我国第四大粮食作物，我国目前每年的种植面积在750万公顷左右，占世界种植面积的62%，总产量占世界的84%。

　　甘薯的能量产量高，单位面积能源产出几乎相当于玉米的三倍；它的出酒率也很高，转化效率约为10%，即10吨鲜薯或2.8吨薯干就可生产1吨酒精，而且生产成本也是目前粮食酒精中最低廉的。总的来说，加工增值效益高使甘薯成为发展生物质能源的首要选择。

　　甘薯的能量产量高，单位面积能源产出几乎相当于玉米的三倍

　　■ 将新闻进行到底

　　没有了石油，我们或许还可以求助于能源作物；可是，如何才能发挥能源作物的优势,在有限的、难以利用的土地上培养能源作物，一直是科学家致力攻克的难题。转基因甘薯，就正是为这个问题“量身定做”的植物。日前，我国开展的淀粉改良的转基因甘薯培育成功并顺利收获。

　　为什么要选择甘薯进行转基因研究？这项研究又会得到哪些方面的运用？记者分别采访了这项研究的主持者、中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所研究员张鹏，以及负责田间试验的山东泰安农业科学院的高级农艺师刘桂玲。

　　——三大疑问——

　　为什么研究甘薯

　　甘薯，又名番薯、山芋、红薯、白薯、地瓜等，是继水稻、小麦、玉米之后的我国第四大粮食作物，我国目前每年的种植面积在750万公顷左右，占世界种植面积的62%，总产量占世界的84%。

　　“之所以选择甘薯进行研究，是为了在提供能源作物的同时，还要确保我们国家的粮食安全。扩大甘薯种植面积，可以利用沙地、滩涂、盐碱地等‘边际土地’，做到不和主要粮食作物争地。”张鹏解释说，“另外，甘薯是匍匐生长的，受台风影响小，可以免去抗倒伏的研究；而它的田间种植是通过无性繁殖进行，不会因大量传粉引起基因漂移，哪怕进行转基因试验，对环境的影响也比较小。”

　　刘桂玲介绍说：“甘薯适应性强，产量高，采用集约化种植，效益明显高于小麦、玉米；此外，甘薯的能量产量高，单位面积能源产出几乎相当于玉米的三倍；它的出酒率也很高，转化效率约为10%，即10吨鲜薯或2.8吨薯干就可生产1吨酒精，而且生产成本也是目前粮食酒精中最低廉的。总的来说，加工增值效益高使甘薯成为发展生物质能源的首要选择。”

　　为什么选择泰安

　　山东省的甘薯种植面积为每年50万公顷，而且单产在全国最高，达到28125公斤/公顷。

　　“泰安位于鲁中山区，历史上基本是靠天吃饭，因此，能够在丘陵、山区生长，同时耐寒、耐瘠薄、抗逆性强的甘薯，很受当地老百姓欢迎。而且泰安昼夜温差大，甘薯中的干物质也比较容易积累。”刘桂玲说。

　　更为重要的是，泰安农民种植甘薯的积极性高，生产技术先进，甘薯生产的组织过程是典型的产业化组织模式，生产过程基本上实现了标准化、规模化、市场化，可以满足能源生产对高淀粉甘薯原料作物的需求。“泰安甘薯生产产业链的发展，有利于带动整个山东省和黄淮地区甘薯产业的发展。”刘桂玲补充道。

　　张鹏则告诉记者：“我看中的，是泰安农业科学院长期以来形成的甘薯栽培和育种研究的基础。他们参与选育出的‘徐薯18’，在全国推广面积最大，曾获得国家发明一等奖，选育的‘鲁薯8号’、‘泰中9号’等品种也广受好评。”

　　为什么要改变淀粉含量

　　甘薯的淀粉组成是影响其产业化应用的重要因素。常规甘薯淀粉直链淀粉含量在20%至30%之间。以淀粉为原料的生物基产品的加工需要原材料品质多样化。然而，甘薯为无性繁殖的作物，通过传统杂交育种培育新品种、改变淀粉品质非常困难，耗时长，需要大量人力物力，难以满足淀粉加工业的急切需求。

　　利用基因工程改良甘薯农艺性状，可加快甘薯新品种种质创新。此次培育出的转基因甘薯，直链淀粉含量可扩展到0%—70%之间，有效地满足以淀粉为原料的生物基产品加工需要原材料品质多样化的要求。

　　张鹏举例说：“普通的甘薯淀粉，一般用于食品加工，或制成食品添加剂；通过化学方法得到的‘变性淀粉’，广泛地运用于医药、纺织、造纸、食品加工等行业。制造这些变性淀粉，就要求甘薯的淀粉组成多元化，进一步拓宽它们的应用范围；而且有利于提高甘薯生产燃料乙醇的转化效率。”

　　——研究历程——

　　十余个品种获得成功

　　虽然早在上世纪90年代初，我国已开始作物转基因研究，但主要用于工业生产的转基因甘薯研究，5年前才刚刚起步。

　　此次培育的转基因甘薯，原始品种来源于泰安农业科学院，2006年开始在上海生命科学研究院植物生理生态研究所进行转基因植株的培养。2007年，科研人员通过基因工程手段和温室培养对转基因植株进行分子生物学检测。2008年底获得农业部许可之后，次年5月在泰安正式投入田间中试。

　　“我们进行试验的256个株系中，有十余个获得了成功。转基因甘薯不仅淀粉品质得到改善，生长情况良好，产量也非常稳定。”刘桂玲的声音中透着喜气。

　　遗传转化体系得以建立

　　张鹏告诉记者，美国、日本、韩国最早开始了转基因甘薯的研究，但目前我国这方面研究的实力并不亚于他们。

　　“可以说，处于齐头并进的状态。我们的优势，在于建立了遗传转化体系，这套操作方法的形成，意味着转基因研究不会因为地域、品种的差异遇到新的大障碍。在我们国家的50多个甘薯品种中，目前我们已可以对其中30多个进行遗传操作。”

　　——发展方向——

　　研究利用“共和国最年轻的土地”

　　黄河三角洲有大量的荒盐碱地，仅东营市就有35万公顷，其中66%属于轻度盐碱地，近几年国家和地方投以巨资进行盐碱地改良，新生土地每年以三万亩的速度增加，被称为“共和国最年轻的土地”。

　　“我们既要研究和利用这些新生土地，又要考虑保护当地的生态环境。我们已在黄河三角洲盐碱地上研究种植甘薯3年，结果显示甘薯品种耐盐性有很大的差异。培育耐盐碱甘薯品种在开发沿海滩涂地方面具有显著的经济效益，我的下一步目标是，采用转基因和常规育种相结合的多种方法，选育耐盐碱型甘薯品种，将甘薯培育为非粮食主耕区的重要高产淀粉型能源作物。”

　　密切结合产业需求

　　在张鹏看来，田间试验只是工作的第一阶段。“田间中试范围比较小，一般一个株系就种一二亩地，持续两年，主要是看转基因植株的性状能否得到稳定的遗传。”接下来需要进行的是被称为“环境释放”的较大规模试验，考察新品种对生态环境的影响，最快也需要2—3年。“真正投入商业化生产，需要国家许可，需要有关部门对生物安全、贸易条件等进行全面评估。”

　　虽然需要努力的方面还很多，对于转基因甘薯的应用前景，张鹏依然很有信心：“目前我们国家生产燃料乙醇的原料，主要有三个来源，一是陈化粮，二是从东南亚进口木薯，还有就是甘薯，甘薯的发展潜力很可观。另外，甘薯淀粉还可以用于制氢、丁酸、丙酮丁醇等。我们所要做的，就是密切结合产业需求，拓宽甘薯的使用范围，在变性淀粉、燃料乙醇等方面推动产业发展，为农民增收创益。”