无患子种植基地-无患子产业将助力“十四五”生物经济发展

文/陈仲 赵国春 李海英 贾黎明

近日，国家发改委印发了《“十四五”生物经济发展规划》。聚焦面向人民群众在医疗健康、食品消费、绿色低碳、生物安全等领域更高层次需求和大力发展生物经济的目标，《规划》提出了生物医药、生物农业、生物质替代、生物安全4大重点发展领域，以及创新能力提升、生物医药技术惠民、现代种业提升、生物能源环保产业示范、生物技术与信息技术融合应用、生物资源保藏开发、生物经济先导区建设7项重大工程。《规划》明确提出“顺应‘追求产能产效’转向‘坚持生态优先’的新趋势，发展面向绿色低碳的生物质替代应用，满足人民群众对生产方式更可持续的新期待”。无患子就是一种集日用化工、生物质能源、生物医药、园林绿化、生态修复、木材生产、历史文化于一体的多功能树种，是践行“绿水青山就是金山银山方略”的重要实践，正在生物环保、人民健康和生物能源领域发挥着重要的作用。

△福建无患子良种培育基地

无患子是无患子科无患子属树种，别名木患子、洗手果等。我国有4种1变种，分布最广的是无患子，其次是川滇无患子，自然分布北达河南辉县南太行海拔500多米的山上，南到海南岛及西双版纳，东至浙江、福建和台湾，西达川西和滇西的广大地区，以亚热带为主。无患子果皮中富含10~27%的三萜皂苷，是纯天然绿色的非离子型表面活性剂，具有很强的去污和起泡能力。有研究表明，无患子皂苷的乳化力及稳定性均高于工业上常用的表面活性剂，又同时具有抗菌杀菌、消炎止痒和美白等功效。近年来，随着人们健康、环保意识的增强，无患子皂苷作为天然活性物质已经被广泛应用于手工皂、洗发香波、各种洁肤护肤化妆品和新型洗涤产品中，深受消费者们的喜爱。与石油基和化工合成洗涤剂相比，无患子皂苷无毒无害、易降解、无污染，将有力支撑和引领传统洗涤工业向绿色环保产业改造和升级。无患子种仁含油率约40%以上，油酸和亚油酸含量高达60%，是制造生物柴油、高级润肤剂和润滑油的理想原材料，在2017年，无患子被国家林草局列为第一批林业生物质能源主要树种之一;无患子种壳坚硬，种子残渣含碳量高达49.34%，是制作高级活性炭的优良原料;种仁富含22%的粗蛋白，可与豆类蛋白相媲美，是良好的饲料、肥料和潜在的蛋白营养来源。所以，无患子可作为能源林树种助力生物质能源产业发展。另外，无患子也可应用于生物医药领域，它是《本草纲目》中记载的唯一的沐药同源树种，“洗头去风明目、洗面去䵟”。据《普济方》等中药典籍记载，无患子具有清热祛痰，消积杀虫之功效，可用于咽喉肿痛、咳喘、鹅喉、牙疼、食滞、疳积、白带、疮癣、肿毒等。现代医学研究表明，无患子皂苷单体成分多达70余种，在体外试验中，对抗肿瘤、保护心脑血管、降血压等有很好功效。在生态保护方面，无患子树体抗逆性强、根系发达，在绿化、石漠化植被修复、水土保持林营建等方面也有着十分重要的价值，它树型美观、夏花、秋叶和果实金黄，是我国南方园林绿化及生态修复的重要树种。2020年，无患子被纳入《国家储备林树种目录》A类(2019版)。

△无患子植物新品种‘粤硕菩提’ ‘媛华’ ‘稳稳’ ‘圆圆’

自2013年来，依托于“国家能源非粮生物质原料研发中心”“省部共建森林培育与保护教育部重点实验室”和“林业生物质能源国家国际科技合作基地”等国家级科研平台，在国家自然科学基金、科技部科技基础资源调查专项和国际合作项目等支持下，北京林业大学贾黎明教授领衔的研发团队经过近10年对无患子属植物的系统研究，在种质资源调查收集与良种选育、种质资源多样性与适生区区划、基础生物生态学特性、重要性状形成的分子基础、种植园模式高效培育技术体系、多联产产业高效可持续发展模式等领域取得了一系列进展。目前共收集17省无患子种质资源375份，主持建设的“建宁县无患子种质资源库”入选第三批国家级林木种质资源库，保存优树半同胞家系64份1650株，无性系175份5000余株，保存面积共20.67 公顷，其中核心区面积达16公顷，附属区4.67公顷，培育出的‘粤硕菩提’ ‘媛华’ ‘稳稳’ ‘圆圆’等一系列果实性状优良的无患子植物新品种，填补了国内外无新品种保护权的空白。团队在无患子种仁油脂和果皮皂苷等经济性状的地理变异、种质资源遗传多样性评价及适生区区划、功能基因组学及重要性状形成的分子基础等领域取得了突破性成果。与此同时，对无患子种植园模式高效培育技术等展开研究，形成一套以嫁接繁育为主，其他有性和无性繁育为辅助的育苗技术，整合形成以整形修剪、配方施肥、人工辅助授粉、花果调控、果实采收和病虫害防治为主的种植园管理技术体系。在全产业链发展领域，通过研究无患子产品全生命周期评价，提出了我国自主创新“林油一体化”生产工艺及技术路线，建立了“无患子种植园模式+林皂油碳多联产”的无患子产业高效可持续发展模式。上述研究成果将为无患子良种选育、定向培育及高效利用等提供有力的理论和技术支撑，助推无患子产业快速高效可持续发展。

△建宁无患子国家级林木种质资源库

近年来，无患子产业发展势头迅猛，国内福建、浙江、贵州、云南等省陆续开展了大规模无患子原料林营造，并已涌现出一批无患子综合加工利用和贸易企业。2018年北京林业大学联合江南大学、北京中医药大学、北京工商大学等25个高校和科研院所，以及福建源华林业生物科技有限公司、贵州贞丰荣正无患子发展有限公司、湖南无患子农林发展有限公司等14家行业龙头企业，成立了“国家林草无患子产业国家创新联盟”，2021年又牵头成立了中国经济林协会无患子产业分会。联盟成员间经过多年的深度实质性合作已经形成了良性合作模式和推广转化机制，建立了无患子良种选育和原料林培育、无患子皂苷绿色制造及应用开发、无患子精深加工与化妆品研发等多支团队，实现了“政产学研用”的有机结合，目前已向市场推出无患子手工皂、洗发液、沐浴液、洗洁精、面膜、牙粉、婴幼儿专用洗护用品等绿色洗涤和美容产品，并取得了良好的社会反响。联盟连续两年度被评为“高活跃度联盟”。

△无患子绿色洗涤产品及生物柴油

“十四五”期间，围绕生命科学和生物技术发展变革趋势，面对“坚持生态优先”的新趋势和加快建设美丽中国目标，在无患子产业领域，应加快天然皂苷等植物活性成分逐渐代替或部分代替工业合成表面活性剂等化学成分，构建现代生物产业体系，有序推进无患子在绿色环保表面活性剂、生物医药等方面的多功能开发利用;定向选育、推广和应用高含油率无患子能源林新品种，因地制宜开展多功能生物能源原料林基地建设，无患子产业必将助力推动生物环保与生物能源产业发展。同时，在生物资源保护利用领域，在全国范围内继续开展无患子属植物资源本底调查和评估工作，构建生物资源数据库，进一步扩大种质资源库规模，努力建设高效繁育基地;建立优异种质资源的筛选平台和创新利用评价体系，支撑繁育和新品种培育;创新生物资源利用技术，提升优质基因标记开发、基因优化及工程化改造等技术，实现高效、快速、定向培育一批优质种质资源，提升我国生物种质国际竞争力。相信，通过各方不断协作、努力和支持，无患子产业必将为生物技术赋能经济社会发展贡献自己的力量。(作者系北京林业大学无患子产业国家创新联盟成员)