吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)：突破關(guān)鍵技術(shù)推動食藥用菌產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展

作為我國第五大種植業(yè)，食藥用菌產(chǎn)業(yè)是保障國家糧食安全和推進(jìn)鄉(xiāng)村振興的“國之大者”。

2024年6月，在2023年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，由中國工程院院士李玉領(lǐng)銜、吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食藥用菌教育部工程研究中心作為主要完成單位申報的“食藥用菌全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用”項目榮獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎。

研究團(tuán)隊通過種質(zhì)資源保護(hù)、育種、栽培、加工等全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用，在短短40年間推動我國食藥用菌產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)728倍的高速發(fā)展。

濃縮40余年科研成果

作為國內(nèi)第一個以菌物名稱命名的研究所，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食藥用菌教育部工程研究中心的前身是1978年成立的吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)真菌研究室，1996年吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)真菌研究室更名為吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)菌物研究所。成立40多年來，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食藥用菌教育部工程研究中心一直秉持“科研工作者要把論文寫在大地上”的工作態(tài)度，圍繞菌物種植進(jìn)行技術(shù)突破，積累了大量科研成果。

“可以說，‘食藥用菌全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用’項目是整個團(tuán)隊40多年科研成果的濃縮，以及對全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)示范應(yīng)用和推廣的結(jié)果，其中包含了吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)菌物研究所成立28年來有據(jù)可依的大量研究成果，僅獲得省部級一等獎的成果就有6項。”吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食藥用菌教育部工程研究中心主任、“食藥用菌全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用”項目主要完成人李長田告訴本刊記者。1996年，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)菌物研究所申報的“突破食用菌關(guān)鍵技術(shù)，提升食用菌生產(chǎn)能力”項目在科技部獲得立項，此后又圍繞食藥用菌產(chǎn)業(yè)如何通過提高科技含量，在全國乃至世界范圍內(nèi)起到領(lǐng)跑作用不斷跟題，連續(xù)申報了40多個項目。

該項目盡管匯集了研究團(tuán)隊以往取得成果的總和，但是在食藥用菌領(lǐng)域，仍有更高端的科學(xué)技術(shù)在不斷研發(fā)當(dāng)中。以食用菌工廠化生產(chǎn)為例，通過模擬生態(tài)環(huán)境、智能化控制、自動化機(jī)械作業(yè)等方式，研究團(tuán)隊先是解決了杏鮑菇、白玉菇的工廠化，然后又解決了雙孢菇、金針菇的工廠化，但目前香菇、木耳等品種還不能完全實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，仍需要進(jìn)行繼續(xù)探索。

除了吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊，“食藥用菌全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用”項目還集合了包括福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院、上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院等單位在內(nèi)的10余位科技工作者的智慧，浙江壽仙谷醫(yī)藥股份有限公司、陜西省柞水縣農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全站的一線工作人員也參與了該項目的示范應(yīng)用推廣。通過不同科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)的共同努力，在短短40多年間，中國食藥用菌產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了728倍的高速發(fā)展，為促進(jìn)鄉(xiāng)村全面振興、鞏固拓展脫貧攻堅成果，發(fā)揮了不可替代的作用。

“在整體研發(fā)過程中，我們只不過起到了領(lǐng)航、領(lǐng)跑，解決關(guān)鍵核心技術(shù)的作用；其他團(tuán)隊通過技術(shù)整合，把這些技術(shù)示范應(yīng)用并推廣到全國各地，起到了輻射帶動的作用。”李長田介紹，這些來自不同單位的科研工作者，大部分在學(xué)術(shù)上與吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)有著千絲萬縷的聯(lián)系：福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所所長曾輝是吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)博士、黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院食用菌研究所所長王延鋒曾在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)作博士后研究、上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所良種創(chuàng)新與繁育研究室副主任于海龍也畢業(yè)于吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)……大家按照李玉院士布局的各種技術(shù)、卡點分別進(jìn)行研究，合作攻關(guān)，攻克了一系列難題，共同完成了許多大型項目，最終取得突破性成果。

例如，為響應(yīng)加大森林保護(hù)力度、禁止濫采亂伐的政策，李玉院士率先提出“木腐菌草腐化”理論，并帶領(lǐng)團(tuán)隊進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，將原本以木頭或者木屑作為基質(zhì)的蘑菇品種，轉(zhuǎn)變?yōu)椴莞|(zhì)的蘑菇品種。由于福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院團(tuán)隊對以秸稈為基質(zhì)的雙孢菇具有一定研究基礎(chǔ)，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊就邀請福建省農(nóng)科院食用菌研究所所長曾輝、食用菌所遺傳育種首席研究員廖劍華加入研究團(tuán)隊，共同實施了秸稈菌衣的研究方向。在這一課題下，研究團(tuán)隊成功實現(xiàn)利用玉米秸稈生產(chǎn)黑木耳、金針菇的計劃，并大面積推廣了雙孢菇品種的示范應(yīng)用。

木腐菌從“吃木”變?yōu)椤俺圆荨焙螅a(chǎn)1噸食用菌干品即可消耗1.33噸秸稈，使經(jīng)濟(jì)效益提升3.42倍，迄今累計消耗農(nóng)業(yè)廢棄物達(dá)1.24億噸。

顛覆性技術(shù)創(chuàng)新提質(zhì)增效

“食藥用菌全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用”項目取得的突破性成果，主要體現(xiàn)在種質(zhì)資源保護(hù)與開發(fā)利用、育種、栽培、食品藥品加工等四個環(huán)節(jié)。

在種質(zhì)資源保護(hù)與開發(fā)利用環(huán)節(jié)，研究團(tuán)隊充分利用化學(xué)技術(shù)、分子技術(shù)，構(gòu)筑了全新的種質(zhì)資源保存與利用方法，總結(jié)出“中國式的種質(zhì)資源解決方案”。其中，既包括為保護(hù)、保存和利用自然遺傳資源，采取設(shè)定特定區(qū)域、采取控制措施和管理手段就地保護(hù)的保育區(qū)；也包括把從野外采集回來的種子進(jìn)行分離、純化、鑒定，然后再進(jìn)行馴化、栽培的遷地保育模式。

吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊選育的玉木耳，就是通過遷地保育開發(fā)出的“明星品種”。“正常情況下，毛木耳原種是黑色的，在選育過程中找到了白色變種，經(jīng)過推廣出現(xiàn)在人們的餐桌上，因為色澤潔白、晶瑩剔透而廣受歡迎。”李長田介紹，通過對種質(zhì)資源進(jìn)行保護(hù)利用，研究團(tuán)隊還開發(fā)了人們通常所說的果味菇、辣味菇，并通過對種質(zhì)資源所含物質(zhì)的分離、提取、純化，通過后期營養(yǎng)調(diào)節(jié)獲取了藥用菌種資源，建成國際領(lǐng)先、年入庫量全國最多的食藥用菌種質(zhì)資源庫，為世界菌物資源保育提供了中國方案。

在育種環(huán)節(jié)，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，真菌的有性繁殖和大型動植物的繁殖完全是兩個概念。正常情況下，動植物體的細(xì)胞一般有一個細(xì)胞核，里面的染色體是配對的；但經(jīng)過細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間的遺傳物質(zhì)交換，真菌無法像動植物那樣去雄、去雌。因為正常的真菌菌絲體含有兩個核且每個核中是單倍染色體，真菌孢子也是含有單倍的染色體，真菌之間的單單和單雙雜交，呈現(xiàn)出不同于動物與植物的遺傳現(xiàn)象，并且在不同孢子之間有優(yōu)先權(quán)，這些發(fā)現(xiàn)顛覆了育種界的理念。以此為基礎(chǔ)，李玉院士領(lǐng)銜完成了一項特殊的核心雜交技術(shù)，并創(chuàng)建“表型+基因型+功能成分+活性評價”精準(zhǔn)育種技術(shù)，選育出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的主栽新品種42個， 其中應(yīng)用和示范推廣較好的新品種有39個，成為研究團(tuán)隊助農(nóng)、扶農(nóng)的“明星產(chǎn)品”。

在栽培環(huán)節(jié)，研究團(tuán)隊突破低效率的束縛，研發(fā)出“蘑菇工廠+智慧方倉”模式。

當(dāng)前，蔬菜、果樹種植面積都在3.8億畝左右，但菌菇種植單位面積產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，相當(dāng)于蔬菜種植的4倍左右、果樹種植的8倍左右，目前菌菇種植面積不到1500萬畝，2022年我國產(chǎn)量4222.54萬噸，占全球總產(chǎn)量的75%；產(chǎn)值3887.22億元，占全球總產(chǎn)值的76.7%，占蔬菜產(chǎn)值的1/6，果樹產(chǎn)值的40%左右，在高效農(nóng)業(yè)當(dāng)中起到了引領(lǐng)作用。“在脫貧攻堅當(dāng)中，全國75%以上的國家級貧困縣采用我們研發(fā)的栽培技術(shù)，當(dāng)年就實現(xiàn)了脫貧。”李長田說，“由于生產(chǎn)模式的工廠化，沒有哪一種作物像食用菌那樣，能夠全年365天定時定點定量、像生產(chǎn)機(jī)械零件一樣進(jìn)行生產(chǎn)，顛覆了作物生產(chǎn)的理念。”

“蘑菇工廠+智慧方倉”模式，集成了研究團(tuán)隊100多件專利，并使年畝產(chǎn)量突破20萬斤。此外，研究團(tuán)隊還開發(fā)出黑木耳全日光間歇迷霧栽培和小孔出耳技術(shù)，實現(xiàn)黑木耳大田“地栽”革命性轉(zhuǎn)變，種植面積36年躍升1000倍。以國家地理標(biāo)志產(chǎn)品柞水黑木耳為例，在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊介入之前，柞水黑木耳生產(chǎn)能力約為每年500萬包，但在引入工廠化生產(chǎn)理念后，柞水縣先后建成四個全機(jī)械化生產(chǎn)的菌包廠，使柞水黑木耳年生產(chǎn)能力迅速突破1億包，從業(yè)人數(shù)從2000多人增長到1.3萬人。經(jīng)過規(guī)范化栽培，柞水黑木耳種植還解決了雜草、牙磣等問題，使產(chǎn)品品質(zhì)得到顯著提升。

在食品加工環(huán)節(jié)，研究團(tuán)隊根據(jù)不同亞健康人群調(diào)節(jié)蘑菇粉比例，研發(fā)出蘑菇泥、蘑菇面等136種健康食品，使蘑菇走進(jìn)糧食范疇，充分彰顯了食用菌可以主食化的發(fā)展前景，實現(xiàn)了習(xí)近平總書記提出的“向植物動物微生物要熱量、要蛋白”的科學(xué)思維；藥品研發(fā)方向，則創(chuàng)制藥用菌新產(chǎn)品46個。

“我們從以上四個環(huán)節(jié)，以顛覆性技術(shù)創(chuàng)新培育新質(zhì)生產(chǎn)力，推動食藥用菌產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效，實現(xiàn)了全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。”李長田說，“同時，隨著動物糞便、植物秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物被真菌消耗掉，也真正使菌類作物進(jìn)入經(jīng)濟(jì)循環(huán)，使生態(tài)循環(huán)充滿活力，真正實現(xiàn)動物、植物、菌物的生態(tài)融合。”

讓菌物生產(chǎn)進(jìn)入工業(yè)級別

據(jù)統(tǒng)計，“食藥用菌全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用”項目系列成果經(jīng)過在全國28個省、45個示范基地應(yīng)用推廣，累計產(chǎn)值達(dá)4023.97億元，近三年產(chǎn)值1177.78億元，帶動全國426個貧困縣4.53萬戶農(nóng)民脫貧，助推我國成為世界第一大食用菌生產(chǎn)國，為實現(xiàn)“小木耳，大產(chǎn)業(yè)”作出重要貢獻(xiàn)。

實際上，由于國家沒有對菌物產(chǎn)業(yè)進(jìn)行征稅，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益很難得出準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)只是研究團(tuán)隊根據(jù)合作生產(chǎn)企業(yè)、各省從菌種角度提供數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的估算，因此這些有據(jù)可依的數(shù)據(jù)只是團(tuán)隊貢獻(xiàn)的一部分產(chǎn)值。但可以肯定的是，全國生產(chǎn)的玉木耳，100%是研究團(tuán)隊開發(fā)的品種；雙孢菇也有80%的農(nóng)法產(chǎn)量出自研究團(tuán)隊開發(fā)的品種。

“但是與國外相比，我們的路走得還比較窄。”李長田舉例說，在日本、韓國的超市，隨處都可以看到以菌類為原料生產(chǎn)的藥食同源飲品、食品；但是在我國，盡管一些功能性菌物已經(jīng)食用了很多年，但由于無法宣傳其功效，很難申報成為藥品，“還是希望能夠打開一扇窗口，使菌物產(chǎn)品不僅僅存在于第一產(chǎn)業(yè)；同時，在第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)當(dāng)中也能很好地發(fā)揮作用。”

實際上，為了使菌類作物成為真正的工業(yè)級產(chǎn)品，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食藥用菌教育部工程研究中心在現(xiàn)有研究成果基礎(chǔ)上一直在持續(xù)發(fā)力。李長田認(rèn)為，真菌的蛋白量很高，如果把菌類蛋白變成產(chǎn)品，將真正進(jìn)入到工業(yè)級別；而目前我國很多飼料產(chǎn)品以糧食為原料進(jìn)行生產(chǎn)，如果能用菌類蛋白替代糧食，解決動物與人類“爭口糧”的問題，將會是一個萬億級的工業(yè)化市場。

“因此，在可以做成真菌蛋白上持續(xù)發(fā)力，是我們科研的方向之一。”李長田說，“此外，我們還在做一些‘智慧+’的融合。例如，在真菌生長過程中實現(xiàn)芯片植入，可以使菌物在我們生活中能夠發(fā)揮更大的作用。”