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
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。
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。”