近日，中原农谷·2023国际未来农业食品百强大会成功举办。中国工程院院士王汉中出席活动，并作《未来农业新领域——珍稀营养素的生物合成》主旨报告，本文根据相关分享整理。

王汉中，湖南涟源人，中共党员，博士生导师。1980-1990年就读于华中农业大学（原华中农学院），先后获学士、硕士、博士学位。历任中国农科院油料作物研究所油菜研究室副主任、副所长、所长、中国农业科学院副院长、党组成员。现任国家油菜产业技术体系首席科学家、农业农村部油料指导专家组组长、中国农科院油料所油菜遗传育种团队首席专家。入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选和农业部首批杰出科研人才，先后获湖北省直机关首届十大杰出青年、“九五”国家重点科技攻关计划先进个人、中国科协“求是”杰出青年、全国杰出专业技术人才和国务院政府特殊津贴。2017年11月当选中国工程院院士。

长期从事油菜遗传育种研究。先后主持国家“973”项目、“863”课题、国家自然科学基金重点项目等各类项目和课题20余项。先后获得国家技术发明二等奖1项，国家科技进步二等奖1项，湖北省技术发明一等奖1项，湖北省科技进步一等奖1项、二等奖2项，农牧渔业丰收计划奖二等奖1项，农业部科技进步二等奖和国家教委科技进步一等奖各1项。育成油菜品种（杂交种）39个（第一完成人30个，主要完成人9个），获欧洲发明专利1项，国家发明专利29项，中国专利优秀奖1项，获植物新品种保护权9项。发表论文142篇，累计被引用4673次。培养硕、博士生和博士后共21名。

一、为什么生物合成是未来农业新赛道？

当前，生物合成正在成为农业领域的一大热门话题。合成生物学、合成生物和生物合成这三个概念常常被混淆，我们需要进行厘清。

合成生物学是设计并构建具有特定生理功能新生物的理论与技术，它是一个学科。合成生物则是设计并构建出的具有特定功能的新生物，例如育种技术培育出的新品种。而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、不受环境影响等特征，能够真正实现工业化生产。

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。

以植物源有机硒为例，据统计，我国约10亿人，全球约50亿人缺硒；全国市场潜力1万亿元以上，全球市场潜力5万亿元以上。而这仅仅是硒产品一个细分市场。以小见大，足以见珍稀营养素生物合成产业的发展前景。

硒作为珍稀营养素之一，是一种重要的生命元素。它既是抗癌之王（可以阻止癌细胞分裂，抑制癌细胞的能量代谢）、长寿元素（提高抗氧化酶的活性清除过氧化物，延缓衰老），也是明亮使者（能及时清除眼睛晶状体中的过氧化物）、护肝卫士（硒缺乏会导致肝脏中谷胱甘脑过氧化物酶的活性降低肝细胞受损），更是心脏守护者、天然解毒剂。

其中，甲基硒代半胱氨酸 (MetSeCys)就是一种常见的有机硒形态，也是已报道的抗癌效果最优硒形态。

这里援引中国营养学会数据，我国国民硒摄入量严重不足：0.026—0.032mg/d，硒营养素“隐性饥饿”问题十分严重。作为人类的必需营养素，其生物学半衰期仅为11天，人体自身无法合成，必须不断从外部补充。       

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也较为稀缺。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。

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种常见的蔬菜（每种蔬菜4-6个品种）的全营养品质进行比较发现：油菜薹在硒元素上具有特殊的富集功能，其硒含量显著高于其它测定蔬菜。

一般而言，蔬菜含硒量在 0.01-0.1 mg/kg被视为富硒蔬菜，在不添加外源硒的非富硒土壤中，油菜薹硒含量分布在0.009-0.074 mg/kg，表明油菜品种硒含量改良潜力巨大。而这种在非富硒土壤中（<0.4mg/kg）能高效富集硒而生长出富硒油菜的现象，则被称为“硒高效”现象。基于此现象的发现，菜用型“超级菜薹”也成为了我们团队富硒蔬菜新品种创制的目标。

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。

2019年，我和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0.051mg/kg（武昌土壤硒：0.172mg/kg）。

这个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0.01-0.07mg/kg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2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 0.213mg/kg鲜重，其中甲基硒占比47.6%。

我认为，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。

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。未来，我们将与有关方面展开密切合作，致力于推动产品的产业化和国际化，其中，持续不断的科技创新仍是长期重点。