近日，武漢蘭多生物科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“蘭多”）超級(jí)蘆竹基因組科研團(tuán)隊(duì)，發(fā)布了兩份蘆竹（綠煤102、翠綠101）高質(zhì)量基因組。這兩份基因組為全球首次發(fā)表的蘆竹基因組，填補(bǔ)了相關(guān)研究的空白，也為蘆竹基因組學(xué)的研究和遺傳改良提供了新方向。這項(xiàng)研究成果，也標(biāo)志著我國(guó)植物能源創(chuàng)新研究取得重大突破。

蘆竹基因組研究“0”的突破

蘆竹，禾本科蘆竹屬，之前并不是一種關(guān)注度高的植物。隨著氣候危機(jī)的加劇，綠色能源轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行，蘆竹作為一種零碳能源植物受到越來(lái)越多的重視。

超級(jí)蘆竹

蘆竹是無(wú)性繁殖植物，遺傳基礎(chǔ)狹窄，只能通過(guò)現(xiàn)代生物技術(shù)進(jìn)行改良。此前蘆竹在遺傳改良方面的研究鮮有突破，主要原因是蘆竹沒(méi)有可用的參考基因組。蘆竹基因組十分復(fù)雜，其倍性尚不清楚，而且染色體體型較小、條數(shù)多變，已發(fā)現(xiàn)蘆竹的染色體條數(shù)有62、72、84、108、110、112不等。蘆竹基因組組裝難度大，至今國(guó)內(nèi)外沒(méi)有公開(kāi)報(bào)道的參考基因組可用，嚴(yán)重限制了蘆竹基因組學(xué)的研究和遺傳改良。

蘭多公司利用二代測(cè)序、HiFi測(cè)序、Hi-C測(cè)序等多種測(cè)序手段，在國(guó)際上率先組裝了綠煤102和翠綠101兩份蘆竹基因組，兩份材料的基因組大小分別為1.41G和2.95G，各項(xiàng)指標(biāo)為：ContigN50 > 35Mb、染色體掛載率>98%、基因組完整度>99%。經(jīng)BUSCO等專業(yè)軟件評(píng)估，兩份基因組各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到較高水平，是高質(zhì)量的基因組。

超級(jí)蘆竹種苗繁育

十年來(lái)，蘭多收集了近700份國(guó)內(nèi)外野生蘆竹種質(zhì)資源，已經(jīng)利用系統(tǒng)選育、物理化學(xué)誘變等手段，培育出多種耐水澇、耐鹽堿、耐低溫、耐干旱、富集重金屬、牲畜飼料、花葉觀賞等“超級(jí)蘆竹”新品種，可以滿足不同氣候、不同土壤、不同地況、不同用途的種植需求。目前，蘭多正在利用蘆竹的參考基因組，結(jié)合轉(zhuǎn)基因和基因編輯等現(xiàn)代分子育種技術(shù)，開(kāi)發(fā)生物量更高、抗逆性更強(qiáng)的新一代“超級(jí)蘆竹”新品種。

超級(jí)蘆竹，高效能源植物

所謂能源植物，是指通過(guò)光合作用能把二氧化碳和水快速轉(zhuǎn)化成有機(jī)物，并產(chǎn)生高生物量的植物。目前，國(guó)際公認(rèn)的碳中和四大可行性技術(shù)路徑——能源轉(zhuǎn)型、碳捕捉與利用、植物碳匯、低碳生活，其中前三個(gè)都與植物尤其是能源植物密切相關(guān)。

從碳捕捉、植物碳匯的效率上看，“超級(jí)蘆竹”的優(yōu)勢(shì)十分明顯。根據(jù)蘭多2021-2022年測(cè)產(chǎn)報(bào)告，超級(jí)蘆竹生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的干生物量約5-10噸/畝，據(jù)此測(cè)算出其吸收的二氧化碳量8.5-17噸/畝、釋放的氧氣量6-12噸/畝，約為熱帶森林的5倍、玉米秸桿的7倍、水稻秸桿的15倍。大規(guī)模種植超級(jí)蘆竹可助力國(guó)家快速實(shí)現(xiàn)碳中和。

超級(jí)蘆竹具有生長(zhǎng)快、生物量巨大的特點(diǎn)

從能源轉(zhuǎn)型上來(lái)說(shuō)，超級(jí)蘆竹的熱值為 4200-4600 大卡，可以直接替代燃煤；還可以通過(guò)先進(jìn)的生物發(fā)酵、熱轉(zhuǎn)化等技術(shù)生產(chǎn)氫氣、天然氣、一氧化碳、生物油、乙醇、生物炭、聚乳酸（PLA）、聚羥基脂肪酸酯(PHA)等，并且能進(jìn)一步深加工生產(chǎn)幾乎所有的高端能源與高端化學(xué)品，如甲醇、乙醇、汽柴油、航空煤油（SAF）、液氨、乙二醇、烯烴、芳烴等，從而全面替代煤炭、石油、天然氣及其下游產(chǎn)品。

此外，“超級(jí)蘆竹”還具有土壤及水體修復(fù)效率高、吸附重金屬能力強(qiáng)、變異率低、田間管理少、病蟲害少、氣候及土壤適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。超級(jí)蘆竹一次種植可連續(xù)收割15-20 年，可以在鹽堿地、灘涂地、廢棄礦區(qū)、濕地等邊際土地生長(zhǎng)，降雨量＞500毫米的區(qū)域可自然生長(zhǎng)。

作為一家長(zhǎng)期專注于植物能源全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新研發(fā)的國(guó)家高新科技企業(yè)，蘭多不僅在最前端的蘆竹基因組研究上先人一步，在中端組培快繁、GAP馴化、機(jī)械化種植及收儲(chǔ)運(yùn)上已全部打通，在后端深加工高端能源及化學(xué)品上更有前瞻布局，以硬核原創(chuàng)自主科技形成核心競(jìng)爭(zhēng)力。

“超級(jí)蘆竹”收割之后打捆堆垛

比如，蘭多全球首創(chuàng)的蓄熱式輻射熱解工藝，采用這種工藝深加工超級(jí)蘆竹，在生產(chǎn)氫氣、天然氣、一氧化碳等零碳能源及零碳化工產(chǎn)品的同時(shí)，其副產(chǎn)的生物炭還可用來(lái)生產(chǎn)炭基肥、炭基土壤改良劑、炭基建材、活性炭 、炭基導(dǎo)電材料。“零碳”排放是碳中和的終極目標(biāo)，而蘭多這一技術(shù)路線生產(chǎn)的超級(jí)蘆竹相關(guān)能源、化工產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了負(fù)碳排放，對(duì)于實(shí)現(xiàn)“3060”雙碳目標(biāo)意義重大。

截止目前，蘭多已在國(guó)內(nèi)外申請(qǐng)專利150余項(xiàng)、植物新品種保護(hù)權(quán)10余項(xiàng)，正在制定植物能源全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)、工藝及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)，為加速建設(shè)中國(guó)清潔低碳、安全高效的新能源體系提供務(wù)實(shí)路徑。

全球能源轉(zhuǎn)型新路線

從全球來(lái)看，蘭多在植物能源上的顛覆式創(chuàng)新，為全球能源轉(zhuǎn)型提供了新路線。

中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)原副校長(zhǎng)倪維斗說(shuō)：“人類的力量很有限，但大自然的力量是無(wú)窮的。如果能用大自然的力量來(lái)減少二氧化碳排放是最好的辦法，開(kāi)發(fā)植物能源就是一個(gè)很好的方向?！?/p>

超級(jí)蘆竹種植基地

2022年以來(lái)，“實(shí)施可再生能源替代行動(dòng)”頻繁出現(xiàn)在政府文件中。在目前的可再生能源中，超級(jí)蘆竹最接近化石能源，它們都是碳?xì)浠衔?，唯一的差別在于其形成所需要的時(shí)間不同，化石能源需要上億年，而超級(jí)蘆竹只需要半年到1年，超級(jí)蘆竹是化石能源完美的替代品。

超級(jí)蘆竹的優(yōu)勢(shì)之一，是成本相對(duì)低廉。據(jù)測(cè)算，蘭多“超級(jí)蘆竹”全產(chǎn)業(yè)鏈（從種植到深加工）的制氫成本不超過(guò)10元/公斤，1萬(wàn)噸綠氫/年的超級(jí)蘆竹全產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目投資不超過(guò)4億元；全產(chǎn)業(yè)鏈制綠色甲醇的成本不超過(guò)1600元/噸，10萬(wàn)噸綠色甲醇/年的超級(jí)蘆竹全產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目投資不超過(guò)9億元。對(duì)比目前國(guó)內(nèi)外正在快速推廣的風(fēng)電光伏產(chǎn)電、產(chǎn)氫、產(chǎn)甲醇、產(chǎn)液氨路徑，超級(jí)蘆竹全產(chǎn)業(yè)鏈的單位產(chǎn)品投資強(qiáng)度可分別下降60%、75%、70%、68%以上，單位產(chǎn)品生產(chǎn)成本可分別下降19%、54%、65%、61%以上。

超級(jí)蘆竹，化石能源完美替代品

根據(jù)預(yù)測(cè)，要實(shí)現(xiàn)2030年碳達(dá)峰目標(biāo)，我國(guó)氫氣的年需求量將達(dá)到3715萬(wàn)噸，只需0.74億畝非耕地種植超級(jí)蘆竹，就能解決全部的綠氫供應(yīng)；2060年要實(shí)現(xiàn)碳中和，我國(guó)氫氣的年需求量將達(dá)到1.3億噸，也只需2.6億畝非耕地種植超級(jí)蘆竹，就能解決我國(guó)的全部綠氫供應(yīng)。

“3060”雙碳目標(biāo)的提出，要求快速實(shí)現(xiàn)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，同時(shí)還要保障能源安全。我國(guó)能源對(duì)外依存度高，地緣政治博弈使中國(guó)能源安全面臨越來(lái)越大的挑戰(zhàn)。而我國(guó)地域遼闊，有邊際土地24億畝、森林面積34.6億畝，在確保18億畝糧食耕地紅線基礎(chǔ)上，我國(guó)完全有潛力發(fā)展植物能源來(lái)全面替代化石能源，實(shí)現(xiàn)能源自主供應(yīng)，保障國(guó)家能源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展安全。