本报记者 王佳仪

　　硒作为珍稀营养素，是人体必需的微量元素之一，具有多种生物活性功能，对人体健康起着非常关键的作用。人类健康的多种疾病都与缺乏硒元素有关，数据显示，我国居民硒摄入量严重不足，硒营养素“隐性饥饿”问题十分严重。通过生物合成生产的富硒蔬菜，拓展了人类获取有机硒的途径。当前，合成生物学蓬勃发展，已成为国内外竞相布局的热点赛道。如何把握新一轮科技革命和产业变革重大机遇，推动合成生物学技术向实用化、产业化方向发展？中国工程院院士王汉中日前在中原农谷·2023国际未来农业食品百强大会上表示，生物合成具有快速、高效、绿色三大优势，珍稀营养素的生物合成正成为未来农业新赛道。

硒营养素“隐性饥饿”问题严重

　　影响人类健康的多种疾病都与硒元素的缺乏有关，如“克山病”“大骨节病”等，免疫功能低下、癌症和心脑血管疾病等重大人类健康问题也与硒元素摄入不足相关。数据显示，我国居民硒摄入量严重不足，只有0.026—0.032毫克/天，硒营养素“隐性饥饿”问题严重。作为人体的必需营养素，硒的生物学半衰期仅为11天，而且人体自身无法合成，必须不断从外部补充。

　　自然界的硒以两种形式存在：无机硒和有机硒。无机硒一般为硒酸盐和亚硒酸盐，生物利用率低、毒性大，人体不宜直接食用。有机硒主要为硒代氨基酸，参与体内蛋白质合成，容易在组织内储存、吸收，被人体吸收后可迅速被利用，有效改善人体内缺硒状况。其中，甲基硒代半胱氨酸就是一种常见的有机硒形态，也是已报道的助力抗癌最优硒形态。

　　当前，富硒蔬菜和谷物是有机硒最安全有效来源，但富含甲基硒代半胱氨酸的食品较为稀缺。据中国地质科学院地球物理化学研究所数据，我国绿色富硒土地仅占耕地的3.5%左右。若在种植过程中施加外源无机硒，也容易造成二次污染。

　　王汉中表示，总体来看，我国有机硒来源总量不足，但需求潜力大，亟需开辟有机硒特别是甲基硒获取新途径。“近些年，我和团队通过对100多份油菜薹与9种常见蔬菜（每种蔬菜4—6个品种）的全营养品质进行比较发现，油菜薹对硒元素有特殊的富集功能，其硒含量显著高于其他测定蔬菜。”

生物合成提升蔬菜硒含量

　　作为国人餐桌上常见的蔬菜之一，油菜薹具有食用的起源进化基础和鲜美口味。

　　一般而言，硒含量在0.01—0.1毫克/千克的蔬菜被视为富硒蔬菜。而在不添加外源硒的非富硒土壤中，油菜薹的硒含量在0.009—0.074毫克/千克，表明油菜品种硒含量改良潜力巨大。这种在非富硒土壤中（<0.4毫克/千克）能高效富集硒而生长出富硒油菜的现象，被称为“硒高效”现象。“基于此现象的发现，菜用型‘超级菜薹’成为我们团队富硒蔬菜新品种培育的目标。”王汉中说。

　　2019年，王汉中团队依托优异种质资源，利用聚合杂交、小孢子培育、分子标记辅助选择等现代育种手段，培育出全球第一个“硒高效”蔬菜——杂交油菜薹新品种“硒滋圆1号”，2019年11月送检结果（鲜样）显示，菜薹硒含量高达0.051毫克/千克（武昌土壤硒含量0.172毫克/千克）。

　　王汉中介绍，该品种有极强的硒富集能力，在全国多个非富硒土壤种植其油菜薹硒含量保持在0.01—0.07毫克/千克之间，并具有高钙、高维生素C、高氨基酸和高锌等特性。播种后两个月即可采摘，一次种植可采摘3—4茬，亩产量可达600—800公斤，配套密植栽培措施可实现更高产。

　　“之后，我们又培育出了如今已大面积推广的‘硒滋圆2号’，此品种总硒含量0.213毫克/千克鲜重，其中甲基硒占比47.6%。”王汉中表示，利用超高甲基硒油菜生物合成新技术，以甲基硒高效富集油菜基因型作为生物反应器，配套利用设施化、无土化、自动化栽培技术和设施，未来将进一步提升油菜薹硒含量，增加甲基硒占比。

未来农业再添新赛道

　　王汉中表示，以甲基硒为代表的珍稀营养素的生物合成，拓展了人类获取有机硒的途径，也为油菜多功能开发利用提供了新选择。

　　除了甲基硒的生物合成，还有如β-胡萝卜素、维生素E、麦角硫因等营养素的生物合成。以麦角硫因为例，其是一种天然稀有的氨基酸，通常由细菌和真菌生物合成，最早在1909年从麦角菌中分离得到，植物主要来源于蘑菇、杏鲍菇、谷物、西兰花。相较于传统的生物提取或化学合成，生物合成技术使麦角硫因的产量提高了近5倍，进而实现低成本且规模化生产麦角硫因。近年来，生物合成逐渐影响人类未来产业发展，成为绿色生物制造产业高速发展的引擎。

　　王汉中介绍，利用设计并构建出的新生物人工合成有机化合物的过程和产业，就是生物合成。其中，常见的生物合成的反应器包括微生物（如酵母、大肠杆菌等）和植物（如水稻、油菜等）两大类。而生物合成的化合物类别则包括珍稀营养素、生物能源、生物医药等。“生物合成具有快速、高效、绿色三大优势。相比化学合成更加绿色、成本更低；相比传统农业则拥有可设施化和规模化、24小时不间断、不分季节、不受环境影响等优势，能够真正实现工业化生产。”他说。

　　《“十四五”生物经济发展规划》中明确提出，包括合成生物学在内的生物经济是未来我国经济转型的新动力。在国家政策的大力支持下，北京、上海、深圳、天津等地陆续将合成生物学列为发展规划的重点关注领域。

　　“因此，我认为，珍稀营养素的生物合成，应该是未来农业新赛道。”王汉中如是说。

《中国食品报》(2023年12月27日03版)

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