在目前的可再生能源中，超級(jí)蘆竹作為一種零碳能源植物最接近化石能源，不僅能替代燃煤，還能通過生物發(fā)酵、熱轉(zhuǎn)化等技術(shù)生產(chǎn)氫氣、天然氣等能源。近日，兩份蘆竹（綠煤102、翠綠101）的高質(zhì)量基因組在湖北武漢發(fā)布，這兩份由武漢蘭多生物科技有限公司超級(jí)蘆竹基因組科研團(tuán)隊(duì)（以下簡稱蘭多科研團(tuán)隊(duì)）發(fā)布的基因組填補(bǔ)了全球相關(guān)領(lǐng)域研究的空白，標(biāo)志著我國植物能源創(chuàng)新研究取得重大突破，也為蘆竹基因組學(xué)的研究和遺傳改良提供了新方向。

蘆竹基因組研究實(shí)現(xiàn)從“0”到“1”的突破

能源植物是指通過光合作用把二氧化碳和水直接轉(zhuǎn)化成不含氧的碳?xì)浠衔锊a(chǎn)生高生物量的植物。目前，國際公認(rèn)的碳中和四大可行性技術(shù)路徑為能源轉(zhuǎn)型、碳捕捉與利用、植物碳匯、低碳生活，其中前三個(gè)都與能源植物密切相關(guān)。蘆竹是無性繁殖植物，通過技術(shù)加工后能逐步替代煤炭、石油、天然氣及其下游產(chǎn)品。隨著能源綠色低碳轉(zhuǎn)型勢在必行，蘆竹如何實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)備受關(guān)注。

(相關(guān)資料圖)

（圖為蘭多超級(jí)蘆竹種苗繁育，央廣網(wǎng)發(fā)）

此前，蘆竹由于遺傳基礎(chǔ)狹窄，只能通過現(xiàn)代生物技術(shù)進(jìn)行改良，在遺傳改良方面的研究鮮有突破，主要原因是蘆竹沒有可用的參考基因組。蘭多科研團(tuán)隊(duì)利用二代測序、HiFi測序、Hi-C測序等多種測序手段，在國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。

據(jù)了解，十年來，蘭多科研團(tuán)隊(duì)收集了近700份國內(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，蘭多科研團(tuán)隊(duì)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”推動(dòng)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型

從碳捕捉、植物碳匯的效率上看，“超級(jí)蘆竹”的優(yōu)勢十分明顯。蘭多科研團(tuán)隊(duì)2021-2022年測產(chǎn)報(bào)告顯示，“超級(jí)蘆竹”生長過程中產(chǎn)生的干生物量約5-10噸/畝，據(jù)此測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，約為同面積熱帶森林的5倍，同重量玉米秸稈的7倍、水稻秸稈的15倍。

從能源轉(zhuǎn)型上來看，超級(jí)蘆竹的熱值為4200-4600大卡，可通過生物發(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，還能進(jìn)一步深加工至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。

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，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，降雨量＞500毫米的區(qū)域可自然生長，該植物實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)后，可助力國家快速實(shí)現(xiàn)碳中和。

“超級(jí)蘆竹”為建設(shè)新型能源體系提供務(wù)實(shí)路徑

中國工程院院士、清華大學(xué)原副校長倪維斗曾提出，如果能用大自然的力量來減少二氧化碳排放是最好的辦法，開發(fā)植物能源就是一個(gè)很好的方向。

據(jù)了解，“超級(jí)蘆竹”成本相對(duì)低廉，可快速推廣種植。據(jù)測算，“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10元/公斤，1萬噸綠氫/年的超級(jí)蘆竹全產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目投資不超過4億元；全產(chǎn)業(yè)鏈制綠色甲醇的成本不超過1600元/噸，10萬噸綠色甲醇/年的超級(jí)蘆竹全產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目投資不超過9億元。對(duì)比目前國內(nèi)外正在推廣的新能源技術(shù)，“超級(jí)蘆竹”全產(chǎn)業(yè)鏈的單位產(chǎn)品大幅度降低了投資強(qiáng)度。

根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測，要實(shí)現(xiàn)2030年碳達(dá)峰目標(biāo)，我國氫氣的年需求量將達(dá)到3715萬噸，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，就能解決我國的全部綠氫供應(yīng)。

我國地域遼闊，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，我國完全有潛力發(fā)展植物能源來全面替代化石能源，實(shí)現(xiàn)能源自主供應(yīng)，保障國家能源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展安全。

作為一家長期專注于植物能源全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新研發(fā)的國家高新科技企業(yè)，蘭多科研團(tuán)隊(duì)已在國內(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)中國清潔低碳、安全高效的新能源體系提供務(wù)實(shí)路徑。

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