二十余年磨一剑破两大瓶颈:ARC生物耦合技术助大豆花生绿色增产提质增安全

大豆和花生作为我国重要的粮油和饲料兼用作物,其油脂产品约占国内食用油市场份额的56%。

然而,长期以来我国食用油对外依存度处于较高水平,产业发展面临严峻挑战。

保障粮油安全、食品安全和饲料安全,已成为关系国计民生的重大课题。

大豆花生产业发展长期受到两大国际性难题的制约。

其一是黄曲霉毒素污染问题。

黄曲霉毒素是已知毒性最强、致癌力最强的真菌毒素,不仅导致作物产量锐减、品质下滑,造成直接经济损失,其残留更会通过食物链传导,严重威胁人体健康。

2001年我国加入世界贸易组织后,大量花生因黄曲霉毒素超标无法达到欧盟限量标准,被拒之门外,造成巨大经济损失。

当时我国既缺乏自主检测能力,相关研究也基本处于空白状态。

其二是固氮效率偏低的问题。

虽然大豆花生可与土壤根瘤菌共生结瘤固氮,将空气中的氮转化为植物可吸收的养分,但在自然条件下结瘤数量少、固氮效率低,难以满足绿色高效生产需求。

若通过化学氮肥补充,既增加成本,又易导致土壤板结和环保问题。

针对这两大瓶颈,李培武团队从1999年开始潜心研究。

2012年,他们成功掌握了黄曲霉毒素高效检测的核心技术。

随后,研究重心转向源头阻控,通过全国范围的监测跟踪,筛选出上千个代表性黄曲霉菌株进行系统解析,逐步摸清了产毒黄曲霉的分布特征和生态关系。

在深入研究中,团队发现了一个关键现象:根瘤菌与黄曲霉毒素之间存在"跷跷板效应",两者种群丰度呈现此消彼长的态势。

当根瘤菌含量高时,黄曲霉毒素就低;反之亦然。

这一发现为解决问题打开了新的思路。

研究团队大胆地将两个看似毫不相关的研究领域联系起来,提出了耦合研究的设想:如果能开发一种技术,既能防控黄曲霉产毒菌,又能促进豆科作物结出更多根瘤,就能同时破解两大难题。

沿着这一思路,团队在土壤微生物群落中分离、鉴定、筛选、组合出成千上万个可抑制黄曲霉毒素生长的有益菌群。

经历无数次失败与反复试验优化,他们首创了ARC生物耦合技术。

其中"A"代表对黄曲霉毒素的污染控制,"R"代表诱导根瘤菌结瘤固氮,"C"代表两者耦合同步实现。

该技术应用于花生、大豆等豆科作物后,可实现"两固三增五减"的目标。

"两固"即固氮和固碳,实现碳循环;"三增"即增产、增效和增安全,提升产量和品质;"五减"即减菌、减损、减肥、减本、减碳,降低成本和环保压力。

这一技术突破不仅成功从实验室走进田间地头,而且其延伸产业的市场前景被广泛看好,将迎来更多发展机遇。

ARC技术的成功实践,生动诠释了"把论文写在大地上"的科研理念。

在全球气候变化和粮食安全挑战加剧的背景下,这项突破不仅为保障国人"油瓶子"安全提供了中国方案,更展现了科技创新在破解资源环境约束方面的关键作用。

展望未来,以生物技术为代表的农业科技革命,正为端牢中国饭碗注入新的科技动能。