全球首次發布蘆竹高質量基因組 我國植物能源創新獲重大突破
近日，武漢蘭多生物科技有限公司（以下簡稱“蘭多”）超級蘆竹基因組科研團隊，發布了兩份蘆竹（綠煤102、翠綠101）高質量基因組。這兩份基因組為全球首次發表的蘆竹基因組，填補了相關研究的空白，也為蘆竹基因組學的研究和遺傳改良提供了新方向。這項研究成果，也標志著我國植物能源創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，之前并不是一種關注度高的植物。隨著氣候危機的加劇，綠色能源轉型勢在必行，蘆竹作為一種零碳能源植物受到越來越多的重視。
超級蘆竹
蘆竹是無性繁殖植物，遺傳基礎狹窄，只能通過現代生物技術進行改良。此前蘆竹在遺傳改良方面的研究鮮有突破，主要原因是蘆竹沒有可用的參考基因組。蘆竹基因組十分復雜，其倍性尚不清楚，而且染色體體型較小、條數多變，已發現蘆竹的染色體條數有62、72、84、108、110、112不等。蘆竹基因組組裝難度大，至今國內外沒有公開報道的參考基因組可用，嚴重限制了蘆竹基因組學的研究和遺傳改良。
蘭多公司利用二代測序、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，各項指標為：ContigN50 > 35Mb、染色體掛載率>98%、基因組完整度>99%。經BUSCO等專業軟件評估，兩份基因組各項質量指標均達到較高水平，是高質量的基因組。
超級蘆竹種苗繁育
十年來，蘭多收集了近700份國內外野生蘆竹種質資源，已經利用系統選育、物理化學誘變等手段，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，結合轉基因和基因編輯等現代分子育種技術，開發生物量更高、抗逆性更強的新一代“超級蘆竹”新品種。
超級蘆竹，高效能源植物
所謂能源植物，是指通過光合作用能把二氧化碳和水快速轉化成有機物，并產生高生物量的植物。目前，國際公認的碳中和四大可行性技術路徑——能源轉型、碳捕捉與利用、植物碳匯、低碳生活，其中前三個都與植物尤其是能源植物密切相關。
從碳捕捉、植物碳匯的效率上看，“超級蘆竹”的優勢十分明顯。根據蘭多2021-2022年測產報告，超級蘆竹生長過程中產生的干生物量約5-10噸/畝，據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，約為熱帶森林的5倍、玉米秸桿的7倍、水稻秸桿的15倍。大規模種植超級蘆竹可助力國家快速實現碳中和。
超級蘆竹具有生長快、生物量巨大的特點
從能源轉型上來說，超級蘆竹的熱值為 4200-4600 大卡，可以直接替代燃煤；還可以通過先進的生物發酵、熱轉化等技術生產氫氣、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，并且能進一步深加工生產幾乎所有的高端能源與高端化學品，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、天然氣及其下游產品。
此外，“超級蘆竹”還具有土壤及水體修復效率高、吸附重金屬能力強、變異率低、田間管理少、病蟲害少、氣候及土壤適應性強等優勢。超級蘆竹一次種植可連續收割15-20 年，可以在鹽堿地、灘涂地、廢棄礦區、濕地等邊際土地生長，降雨量＞500毫米的區域可自然生長。
作為一家長期專注于植物能源全產業鏈創新研發的國家高新科技企業，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、機械化種植及收儲運上已全部打通，在后端深加工高端能源及化學品上更有前瞻布局，以硬核原創自主科技形成核心競爭力。
“超級蘆竹”收割之后打捆堆垛
比如，蘭多全球首創的蓄熱式輻射熱解工藝，采用這種工藝深加工超級蘆竹，在生產氫氣、天然氣、一氧化碳等零碳能源及零碳化工產品的同時，其副產的生物炭還可用來生產炭基肥、炭基土壤改良劑、炭基建材、活性炭 、炭基導電材料。“零碳”排放是碳中和的終極目標，而蘭多這一技術路線生產的超級蘆竹相關能源、化工產品已經實現了負碳排放，對于實現“3060”雙碳目標意義重大。
截止目前，蘭多已在國內外申請專利150余項、植物新品種保護權10余項，正在制定植物能源全產業鏈技術、工藝及產品標準5項，為加速建設中國清潔低碳、安全高效的新能源體系提供務實路徑。
全球能源轉型新路線
從全球來看，蘭多在植物能源上的顛覆式創新，為全球能源轉型提供了新路線。
中國工程院院士、清華大學原副校長倪維斗說：“人類的力量很有限，但大自然的力量是無窮的。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，開發植物能源就是一個很好的方向。”
超級蘆竹種植基地
2022年以來，“實施可再生能源替代行動”頻繁出現在政府文件中。在目前的可再生能源中，超級蘆竹最接近化石能源，它們都是碳氫化合物，唯一的差別在于其形成所需要的時間不同，化石能源需要上億年，而超級蘆竹只需要半年到1年，超級蘆竹是化石能源完美的替代品。
超級蘆竹的優勢之一，是成本相對低廉。據測算，蘭多“超級蘆竹”全產業鏈（從種植到深加工）的制氫成本不超過10元/公斤，1萬噸綠氫/年的超級蘆竹全產業鏈項目投資不超過4億元；全產業鏈制綠色甲醇的成本不超過1600元/噸，10萬噸綠色甲醇/年的超級蘆竹全產業鏈項目投資不超過9億元。對比目前國內外正在快速推廣的風電光伏產電、產氫、產甲醇、產液氨路徑，超級蘆竹全產業鏈的單位產品投資強度可分別下降60%、75%、70%、68%以上，單位產品生產成本可分別下降19%、54%、65%、61%以上。
超級蘆竹，化石能源完美替代品
根據預測，要實現2030年碳達峰目標，我國氫氣的年需求量將達到3715萬噸，只需0.74億畝非耕地種植超級蘆竹，就能解決全部的綠氫供應；2060年要實現碳中和，我國氫氣的年需求量將達到1.3億噸，也只需2.6億畝非耕地種植超級蘆竹，就能解決我國的全部綠氫供應。
“3060”雙碳目標的提出，要求快速實現能源清潔低碳轉型，同時還要保障能源安全。我國能源對外依存度高，地緣政治博弈使中國能源安全面臨越來越大的挑戰。而我國地域遼闊，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上，我國完全有潛力發展植物能源來全面替代化石能源，實現能源自主供應，保障國家能源、經濟、社會發展安全。
