吉林农业大学：突破关键技术推动食药用菌产业高速发展

作为我国第五大种植业，食药用菌产业是保障国家粮食安全和推进乡村振兴的“国之大者”。

2024年6月，在2023年度国家科学技术奖励大会上，由中国工程院院士李玉领衔、吉林农业大学食药用菌教育部工程研究中心作为主要完成单位申报的“食药用菌全产业链关键技术创新及应用”项目荣获国家科学技术进步奖一等奖。

研究团队通过种质资源保护、育种、栽培、加工等全产业链关键技术创新及应用，在短短40年间推动我国食药用菌产业实现728倍的高速发展。

浓缩40余年科研成果

作为国内第一个以菌物名称命名的研究所，吉林农业大学食药用菌教育部工程研究中心的前身是1978年成立的吉林农业大学真菌研究室，1996年吉林农业大学真菌研究室更名为吉林农业大学菌物研究所。成立40多年来，吉林农业大学食药用菌教育部工程研究中心一直秉持“科研工作者要把论文写在大地上”的工作态度，围绕菌物种植进行技术突破，积累了大量科研成果。

“可以说，‘食药用菌全产业链关键技术创新及应用’项目是整个团队40多年科研成果的浓缩，以及对全产业链关键技术示范应用和推广的结果，其中包含了吉林农业大学菌物研究所成立28年来有据可依的大量研究成果，仅获得省部级一等奖的成果就有6项。”吉林农业大学食药用菌教育部工程研究中心主任、“食药用菌全产业链关键技术创新及应用”项目主要完成人李长田告诉本刊记者。1996年，吉林农业大学菌物研究所申报的“突破食用菌关键技术，提升食用菌生产能力”项目在科技部获得立项，此后又围绕食药用菌产业如何通过提高科技含量，在全国乃至世界范围内起到领跑作用不断跟题，连续申报了40多个项目。

该项目尽管汇集了研究团队以往取得成果的总和，但是在食药用菌领域，仍有更高端的科学技术在不断研发当中。以食用菌工厂化生产为例，通过模拟生态环境、智能化控制、自动化机械作业等方式，研究团队先是解决了杏鲍菇、白玉菇的工厂化，然后又解决了双孢菇、金针菇的工厂化，但目前香菇、木耳等品种还不能完全实现工厂化生产，仍需要进行继续探索。

除了吉林农业大学研究团队，“食药用菌全产业链关键技术创新及应用”项目还集合了包括福建省农业科学院、山东农业大学、黑龙江农业科学院牡丹江分院、上海市农业科学院等单位在内的10余位科技工作者的智慧，浙江寿仙谷医药股份有限公司、陕西省柞水县农产品质量安全站的一线工作人员也参与了该项目的示范应用推广。通过不同科研机构、生产企业的共同努力，在短短40多年间，中国食药用菌产业实现了728倍的高速发展，为促进乡村全面振兴、巩固拓展脱贫攻坚成果，发挥了不可替代的作用。

“在整体研发过程中，我们只不过起到了领航、领跑，解决关键核心技术的作用；其他团队通过技术整合，把这些技术示范应用并推广到全国各地，起到了辐射带动的作用。”李长田介绍，这些来自不同单位的科研工作者，大部分在学术上与吉林农业大学有着千丝万缕的联系：福建省农业科学院食用菌研究所所长曾辉是吉林农业大学博士、黑龙江省农业科学院牡丹江分院食用菌研究所所长王延锋曾在吉林农业大学作博士后研究、上海市农业科学院食用菌研究所良种创新与繁育研究室副主任于海龙也毕业于吉林农业大学……大家按照李玉院士布局的各种技术、卡点分别进行研究，合作攻关，攻克了一系列难题，共同完成了许多大型项目，最终取得突破性成果。

例如，为响应加大森林保护力度、禁止滥采乱伐的政策，李玉院士率先提出“木腐菌草腐化”理论，并带领团队进行技术攻关，将原本以木头或者木屑作为基质的蘑菇品种，转变为草腐基质的蘑菇品种。由于福建省农业科学院团队对以秸秆为基质的双孢菇具有一定研究基础，吉林农业大学团队就邀请福建省农科院食用菌研究所所长曾辉、食用菌所遗传育种首席研究员廖剑华加入研究团队，共同实施了秸秆菌衣的研究方向。在这一课题下，研究团队成功实现利用玉米秸秆生产黑木耳、金针菇的计划，并大面积推广了双孢菇品种的示范应用。

木腐菌从“吃木”变为“吃草”后，生产1吨食用菌干品即可消耗1.33吨秸秆，使经济效益提升3.42倍，迄今累计消耗农业废弃物达1.24亿吨。

颠覆性技术创新提质增效

“食药用菌全产业链关键技术创新及应用”项目取得的突破性成果，主要体现在种质资源保护与开发利用、育种、栽培、食品药品加工等四个环节。

在种质资源保护与开发利用环节，研究团队充分利用化学技术、分子技术，构筑了全新的种质资源保存与利用方法，总结出“中国式的种质资源解决方案”。其中，既包括为保护、保存和利用自然遗传资源，采取设定特定区域、采取控制措施和管理手段就地保护的保育区；也包括把从野外采集回来的种子进行分离、纯化、鉴定，然后再进行驯化、栽培的迁地保育模式。

吉林农业大学团队选育的玉木耳，就是通过迁地保育开发出的“明星品种”。“正常情况下，毛木耳原种是黑色的，在选育过程中找到了白色变种，经过推广出现在人们的餐桌上，因为色泽洁白、晶莹剔透而广受欢迎。”李长田介绍，通过对种质资源进行保护利用，研究团队还开发了人们通常所说的果味菇、辣味菇，并通过对种质资源所含物质的分离、提取、纯化，通过后期营养调节获取了药用菌种资源，建成国际领先、年入库量全国最多的食药用菌种质资源库，为世界菌物资源保育提供了中国方案。

在育种环节，研究团队发现，真菌的有性繁殖和大型动植物的繁殖完全是两个概念。正常情况下，动植物体的细胞一般有一个细胞核，里面的染色体是配对的；但经过细胞核与细胞质之间的遗传物质交换，真菌无法像动植物那样去雄、去雌。因为正常的真菌菌丝体含有两个核且每个核中是单倍染色体，真菌孢子也是含有单倍的染色体，真菌之间的单单和单双杂交，呈现出不同于动物与植物的遗传现象，并且在不同孢子之间有优先权，这些发现颠覆了育种界的理念。以此为基础，李玉院士领衔完成了一项特殊的核心杂交技术，并创建“表型+基因型+功能成分+活性评价”精准育种技术，选育出具有自主知识产权的主栽新品种42个， 其中应用和示范推广较好的新品种有39个，成为研究团队助农、扶农的“明星产品”。

在栽培环节，研究团队突破低效率的束缚，研发出“蘑菇工厂+智慧方仓”模式。

当前，蔬菜、果树种植面积都在3.8亿亩左右，但菌菇种植单位面积产生的经济效益，相当于蔬菜种植的4倍左右、果树种植的8倍左右，目前菌菇种植面积不到1500万亩，2022年我国产量4222.54万吨，占全球总产量的75%；产值3887.22亿元，占全球总产值的76.7%，占蔬菜产值的1/6，果树产值的40%左右，在高效农业当中起到了引领作用。“在脱贫攻坚当中，全国75%以上的国家级贫困县采用我们研发的栽培技术，当年就实现了脱贫。”李长田说，“由于生产模式的工厂化，没有哪一种作物像食用菌那样，能够全年365天定时定点定量、像生产机械零件一样进行生产，颠覆了作物生产的理念。”

“蘑菇工厂+智慧方仓”模式，集成了研究团队100多件专利，并使年亩产量突破20万斤。此外，研究团队还开发出黑木耳全日光间歇迷雾栽培和小孔出耳技术，实现黑木耳大田“地栽”革命性转变，种植面积36年跃升1000倍。以国家地理标志产品柞水黑木耳为例，在吉林农业大学团队介入之前，柞水黑木耳生产能力约为每年500万包，但在引入工厂化生产理念后，柞水县先后建成四个全机械化生产的菌包厂，使柞水黑木耳年生产能力迅速突破1亿包，从业人数从2000多人增长到1.3万人。经过规范化栽培，柞水黑木耳种植还解决了杂草、牙碜等问题，使产品品质得到显著提升。

在食品加工环节，研究团队根据不同亚健康人群调节蘑菇粉比例，研发出蘑菇泥、蘑菇面等136种健康食品，使蘑菇走进粮食范畴，充分彰显了食用菌可以主食化的发展前景，实现了习近平总书记提出的“向植物动物微生物要热量、要蛋白”的科学思维；药品研发方向，则创制药用菌新产品46个。

“我们从以上四个环节，以颠覆性技术创新培育新质生产力，推动食药用菌产业提质增效，实现了全产业链发展。”李长田说，“同时，随着动物粪便、植物秸秆等农业废弃物被真菌消耗掉，也真正使菌类作物进入经济循环，使生态循环充满活力，真正实现动物、植物、菌物的生态融合。”

让菌物生产进入工业级别

据统计，“食药用菌全产业链关键技术创新及应用”项目系列成果经过在全国28个省、45个示范基地应用推广，累计产值达4023.97亿元，近三年产值1177.78亿元，带动全国426个贫困县4.53万户农民脱贫，助推我国成为世界第一大食用菌生产国，为实现“小木耳，大产业”作出重要贡献。

实际上，由于国家没有对菌物产业进行征税，产生的经济效益很难得出准确的基础数据，上述数据只是研究团队根据合作生产企业、各省从菌种角度提供数据的基础上进行的估算，因此这些有据可依的数据只是团队贡献的一部分产值。但可以肯定的是，全国生产的玉木耳，100%是研究团队开发的品种；双孢菇也有80%的农法产量出自研究团队开发的品种。

“但是与国外相比，我们的路走得还比较窄。”李长田举例说，在日本、韩国的超市，随处都可以看到以菌类为原料生产的药食同源饮品、食品；但是在我国，尽管一些功能性菌物已经食用了很多年，但由于无法宣传其功效，很难申报成为药品，“还是希望能够打开一扇窗口，使菌物产品不仅仅存在于第一产业；同时，在第二产业、第三产业当中也能很好地发挥作用。”

实际上，为了使菌类作物成为真正的工业级产品，吉林农业大学食药用菌教育部工程研究中心在现有研究成果基础上一直在持续发力。李长田认为，真菌的蛋白量很高，如果把菌类蛋白变成产品，将真正进入到工业级别；而目前我国很多饲料产品以粮食为原料进行生产，如果能用菌类蛋白替代粮食，解决动物与人类“争口粮”的问题，将会是一个万亿级的工业化市场。

“因此，在可以做成真菌蛋白上持续发力，是我们科研的方向之一。”李长田说，“此外，我们还在做一些‘智慧+’的融合。例如，在真菌生长过程中实现芯片植入，可以使菌物在我们生活中能够发挥更大的作用。”