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了不起!他们选育的2个灯盏花新品种,占云南全省种植面积的八成

发布时间:2021-05-14 16:17 浏览数:180

来源:开屏新闻  记者:杨质高

5月12日,云南省科技厅组织媒体对云南省药用植物生物学重点实验室进行采访。

据介绍,该实验室于2017年批准依托云南农业大学进行建设,由云南农业大学教授杨生超担任实验室主任。他带领团队选育的2个灯盏花新品种是云南省首个药用植物新品种,累计已推广20多万亩,占全省灯盏花种植面积的八成;发明的灯盏花直播覆膜避雨栽培技术推广面积超过10万亩,共创造了30多亿元的经济效益。

灯盏花新品种占全省种植面积的八成

1998年10月,杨生超在红河哈尼族彝族自治州泸西县第一次见到灯盏花。当时,野生药材资源日益枯竭,可采挖量逐年下降。灯盏花的种子仅能从野生植株得来,如果要进行产业化发展,对种子的需求量很大。

认识到灯盏花的产业价值后,杨生超便开始研究灯盏花的人工种植技术。2000年,杨生超与泸西县的行业企业共同开展灯盏花引种驯化的试验研究工作,培育药用植物新品种。药用植物新品种的研发过程既艰苦又漫长,为此,杨生超在云南农业大学组建了一个团队,联合企业专做灯盏花研究。

杨生超和团队从山上采集了野生灯盏花种子,经过驯化,并不断进行田间试验,当年就获得6000万株苗,形成了育苗模式。

从2002年到2009年,在杨生超的带领下,团队通过收集灯盏花种质资源,建立种质资源圃,从中筛选出优质种源进行种植。在此基础上,通过选择育种的方法,历时7年终于选育出灯盏花新品种——千山1号和千山2号,这也是云南省首次选育药用植物新品种。使用这两个新品种生产的灯盏花药材,灯盖乙素含量达到3%以上,是《中国药典》限定的灯盏花药材含量的10倍,是野生灯盏花药材的5倍、一般产区灯盏花药材的2倍以上。

灯盖花成为国家实现品种化、药用植物品种制度最典型的药用植物之一。在培育灯盏花新品种的同时,还发明了直播覆膜避雨栽培技术,将根腐病发病率从70%降到了5%以内,使灯盏花产量不断提高,灯盏花发病率大幅降低。采用新品种新技术后,农户种植一亩灯盏花的收益从2000元提高到1万元以上,企业的加工效益也从4000元提高到1.5万元以上。

实现灯盏乙素生物合成

灯盏花具有改善心脑缺血、抑制血小板聚集、抗血栓形成、改善微循环、促智和视神经保护、抗炎、清除自由基、抗氧化等作用,2019年,全国以灯盏花为原料的中药制剂实现销售收入约3亿元,其中,云南灯盏花系列产品实现销售收入近20亿元。灯盏花已成为云南中药材资源优势转化为全产业链经济价值的代表性品种之一。

灯盏花的药效成分是灯盏乙素,开发的灯盏乙素注射液,安全性更好,市场潜力大。

2017年,云南农业大学云南省药用植物生物学重点实验室、西南中药材国家工程中心和中科院天津工业生物技术研究所江会锋研究团队合作,在灯盏花基因组测序的基础上,成功地筛选到了灯盏乙素合成途径中的关键酶基因。2018年,在酿酒酵母底盘细胞中成功构建了灯盏乙素全合成的细胞工厂。通过代谢工程改造与发酵工艺优化,灯盏乙素含量达108mg/L,初步具备了工业化生产的潜在能力。这也是全球首个中成药实现从基因组解析到生物合成研究的成功案例。

云南省药用植物生物学重点实验室副主任、西南中药材国家工程中心副主任陈军文在回答春城晚报-开屏新闻记者提问时说,从技术来说,灯盏乙素可以实现人工合成产业化生产,但目前主要受限于多方面因素还没有规模化应用到生产上。

陈军文介绍,从成本上来说,目前人工合成灯盏乙素的成本,要高于种植灯盏花提取灯盏乙素的费用。另一方面,还涉及到药物制备方法的改动。药厂原来生产使用的是灯盏花的天然提取物,要变成发酵工艺生产的灯盏乙素,需要向有关部门申请改变药物制备方法。同时,企业还需要改变生产工艺和流程。这几个方面的因素导致企业使用生物合成灯盏乙素的内生动力稍显不知。

构建药用植物组学数据库

截至2020年,杨生超团队通过集团选择育种、全基因组辅助选择育种等育种方法体系,累计选育三七、灯盏花、重楼、石斛等优良新品种50多个,累计推广面积50多万亩,带动建立了红河灯盏花、龙陵紫皮石斛、普洱白及、大理滇重楼等道地药材优质品牌产区。构建了直播避雨栽培、林下栽培、野生抚育等高效栽培技术体系30多套,建立示范基地50多个,新品种新技术累计示范推广50万亩,累计带动8万多山区百姓脱贫致富。

杨生超带领团队完成了三七、丹参、灯盏花等重要药用植物的全基因组测序,以及大量药用植物转录组测序,首次构建了药用植物组学数据库“Herbal Medicine Omics Database”。

目前,该数据库涵盖了我国主要药用植物的基因组、转录组、代谢组以及底盘细胞等药用植物基因资源数据,是国际上最为全面的药用植物组学数据库,也是药用植物合成生物研究的重要信息平台。同时,杨生超教授带领团队在酿酒酵母底盘细胞中成功构建了灯盏乙素、稀有三七皂苷、葫芦素等全合成的细胞工厂,特别是灯盏乙素生物合成具备了工业化生产的潜在能力,将对云南省中药材和大健康产业的健康持续发展起到推动作用。


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