世界最新：我国植物能源创新研究取得重大突破

在目前的可再生能源中，超级芦竹作为一种零碳能源植物最接近化石能源，不仅能替代燃煤，还能通过生物发酵、热转化等技术生产氢气、天然气等能源。近日，两份芦竹（绿煤102、翠绿101）的高质量基因组在湖北武汉发布，这两份由武汉兰多生物科技有限公司超级芦竹基因组科研团队（以下简称兰多科研团队）发布的基因组填补了全球相关领域研究的空白，标志着我国植物能源创新研究取得重大突破，也为芦竹基因组学的研究和遗传改良提供了新方向。

芦竹基因组研究实现从“0”到“1”的突破

能源植物是指通过光合作用把二氧化碳和水直接转化成不含氧的碳氢化合物并产生高生物量的植物。目前，国际公认的碳中和四大可行性技术路径为能源转型、碳捕捉与利用、植物碳汇、低碳生活，其中前三个都与能源植物密切相关。芦竹是无性繁殖植物，通过技术加工后能逐步替代煤炭、石油、天然气及其下游产品。随着能源绿色低碳转型势在必行，芦竹如何实现量产备受关注。

(相关资料图)

（图为兰多超级芦竹种苗繁育，央广网发）

此前，芦竹由于遗传基础狭窄，只能通过现代生物技术进行改良，在遗传改良方面的研究鲜有突破，主要原因是芦竹没有可用的参考基因组。兰多科研团队利用二代测序、HiFi测序、Hi-C测序等多种测序手段，在国际上率先组装了绿煤102和翠绿101两份芦竹基因组，两份材料的基因组大小分别为1.41G和2.95G，各项指标为：ContigN50>35Mb、染色体挂载率>98%、基因组完整度>99%。经BUSCO等专业软件评估，两份基因组各项质量指标均达到较高水平，是高质量的基因组。

据了解，十年来，兰多科研团队收集了近700份国内外野生芦竹种质资源，已经利用系统选育、物理化学诱变等手段，培育出多种耐水涝、耐盐碱、耐低温、耐干旱、富集重金属、牲畜饲料、花叶观赏等“超级芦竹”新品种，可以满足不同气候、不同土壤、不同地况、不同用途的种植需求。

目前，兰多科研团队正在利用芦竹的参考基因组，结合转基因和基因编辑等现代分子育种技术，开发生物量更高、抗逆性更强的新一代“超级芦竹”新品种。

“超级芦竹”推动能源绿色低碳转型

从碳捕捉、植物碳汇的效率上看，“超级芦竹”的优势十分明显。兰多科研团队2021-2022年测产报告显示，“超级芦竹”生长过程中产生的干生物量约5-10吨/亩，据此测算出其吸收的二氧化碳量8.5-17吨/亩、释放的氧气量6-12吨/亩，约为同面积热带森林的5倍，同重量玉米秸秆的7倍、水稻秸秆的15倍。

从能源转型上来看，超级芦竹的热值为4200-4600大卡，可通过生物发酵、热转化等技术生产氢气、天然气、一氧化碳、生物油、乙醇、生物炭、聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯(PHA)等，还能进一步深加工至高端能源与高端化学品，如甲醇、乙醇、汽柴油、航空煤油（SAF）、液氨、乙二醇、烯烃、芳烃等。

此外，“超级芦竹”还具有土壤及水体修复效率高、吸附重金属能力强、变异率低、田间管理少、病虫害少、气候及土壤适应性强等优势，一次种植可连续收割15-20年，可以在盐碱地、滩涂地、废弃矿区、湿地等边际土地生长，降雨量＞500毫米的区域可自然生长，该植物实现量产后，可助力国家快速实现碳中和。

“超级芦竹”为建设新型能源体系提供务实路径

中国工程院院士、清华大学原副校长倪维斗曾提出，如果能用大自然的力量来减少二氧化碳排放是最好的办法，开发植物能源就是一个很好的方向。

据了解，“超级芦竹”成本相对低廉，可快速推广种植。据测算，“超级芦竹”全产业链（从种植到深加工）的制氢成本不超过10元/公斤，1万吨绿氢/年的超级芦竹全产业链项目投资不超过4亿元；全产业链制绿色甲醇的成本不超过1600元/吨，10万吨绿色甲醇/年的超级芦竹全产业链项目投资不超过9亿元。对比目前国内外正在推广的新能源技术，“超级芦竹”全产业链的单位产品大幅度降低了投资强度。

根据权威机构预测，要实现2030年碳达峰目标，我国氢气的年需求量将达到3715万吨，只需0.74亿亩非耕地种植超级芦竹，就能解决全部的绿氢供应；2060年要实现碳中和，我国氢气的年需求量将达到1.3亿吨，也只需2.6亿亩非耕地种植超级芦竹，就能解决我国的全部绿氢供应。

我国地域辽阔，有边际土地24亿亩、森林面积34.6亿亩，在确保18亿亩粮食耕地红线基础上，我国完全有潜力发展植物能源来全面替代化石能源，实现能源自主供应，保障国家能源、经济、社会发展安全。

作为一家长期专注于植物能源全产业链创新研发的国家高新科技企业，兰多科研团队已在国内外申请专利150余项、植物新品种保护权10余项，正在制定植物能源全产业链技术、工艺及产品标准5项，为加速建设中国清洁低碳、安全高效的新能源体系提供务实路径。

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