以奋斗致初心以科创启新章

——烟草所青年人才系列宣传报道（十）

编者按：发展是第一要务，人才是第一资源。站在“十五五”开局的新起点，烟草所的青年科技工作者正以青春为笔、以汗水为墨，在推进农业农村现代化和乡村振兴的伟大征程中，奋力书写农业科技自立自强的崭新篇章。为进一步弘扬科学家精神和农科精神，充分展示烟草所青年人才队伍建设成果，烟草所推出青年人才系列专题宣传活动。挖掘呈现青年科研人才传承科研薪火，立足岗位攻坚克难、服务产区破解难题的奋斗事迹，激励广大青年科研工作者以青春之力助力农业科技自立自强，为高质量完成“十五五”目标谱写青春华章。

变烟为“宝” 神奇植物的跨界突围

——记烟草所植物次生代谢领域科学家张洪博

在广袤的自然界中，烟草是一种身份极为特殊的植物。一方面，它拥有惊人的生物产量，其体内的“次生代谢”系统宛如一座高效的化学工厂，能合成出种类繁多的化合物；另一方面，它体内高含量的烟碱又使其长期被贴上“卷烟原料”的单一标签，甚至饱受争议。面对“如何让这株神奇植物发挥更大价值”的时代课题，中国农业科学院烟草研究所研究员、博士生导师、烟草功能成分与生物合成创新团队首席科学家张洪博，正带领团队打破传统认知，进行着一场跨越边界的科研突围。

深耕基础突破烟草材料创新瓶颈

烟碱占烟草生物碱总量的90%以上，是决定其利用价值的关键。如果不解决烟碱带来的限制，这株植物的跨界之路便无从谈起。张洪博长期从事烟草次生代谢调控与有益利用途径开发方面的研究工作，他深知，要突破这一科技瓶颈，必须从最基础的基因层面入手，因此，他把烟碱代谢调控机理研究和超低烟碱材料创制作为团队的重点攻关方向。团队将目光聚焦于烟碱合成的“限速酶”基因，试图找到控制烟碱产量的“总开关”。经过不懈努力，他们首次发现NtMYB305是烟碱代谢的关键调控因子，并结合前期发现构建了目前最完整的烟碱代谢分子调控模型。通俗来说，这就相当于掌握了植物“化学工厂”的核心电路图。

在此基础上，团队创制了一系列烟碱代谢变异材料，开发了多个烟碱含量性状的关联标记，并从数千个自然变异单株中，成功“大海捞针”般筛选出一株烟碱含量低于0.05%的“神奇材料”，成功培育出首个常规育种超低烟碱新品种，并于2024年通过全国烟草品种审定。超低烟碱烟草品种选育技术体系的构建，打通了从基础理论到实践应用的瓶颈，为实现烟草的有益利用提供了关键材料，也为这株植物的跨界变身提供了最核心的“通行证”。

使命驱动推动烟草饲用开发进程

饲用蛋白缺乏是我国畜牧业长期面临的结构性短板，每年需进口大豆近亿吨。习近平总书记在“大食物观”中强调“要向植物动物微生物要热量、要蛋白”。而烟草恰恰是一种天然的高蛋白植物，若能实现其饲用开发对保障我国的饲料粮安全具有极大意义。

张洪博团队通过持续攻关，培育了蛋白含量近30%、烟碱含量极低（与马铃薯皮基本相当）的饲用烟草，其亩干草产量在2吨左右，通过肉兔、鳟鱼等的饲用评价证明其具有良好的适口性和饲用品质，还能改善动物肠道菌群、降低动物死亡率，有着极大的饲用开发潜力，为烟草在饲草领域的跨界应用提供了可行性。

品种选育是一项漫长而艰苦的马拉松，每年都有上百个样品需要进行逐一检测、记录和分析，每当说起团队创制的超低烟碱材料，张洪博总是如数家珍，“每一株材料都凝结着大家的心血，就像自己的孩子一样。”在选育饲用烟草过程中，张洪博一直通过试吃的方式利用口腔感觉初步判断不同烟草材料的烟碱含量，他常打趣道：“人能吃的烟草才有饲料开发的可靠性，说不定有一天超低烟碱烟叶还能出现在餐桌上。”

开拓创新引领烟草生物合成应用

近年来，随着合成生物学技术的发展，烟草凭借其生物产量高、遗传操作成熟、表达效率高等特点，已成为最具潜力的生物合成底盘之一，据统计约55%的植物合成生物制品市值由烟草创造。张洪博说：“必须抓住生物合成的历史机遇，把烟草的优势利用好，把烟草的未来产业做好。”

团队以超低烟碱烟草为基础，通过代谢途径的分子修饰，开发了适合萜烯、生物碱等多种天然产物生物合成的烟草底盘，为其在高值天然生物合成领域的应用提供了材料基础。在超低烟碱烟草底盘的生物合成应用方面，团队针对医药保健、美容化妆和水产养殖等领域对天然抗氧化成分虾青素的需求增长，开发了高效合成虾青素的烟草生物反应器，其虾青素生产成本仅为现有微藻体系的5%，并构建了大田种植和幼苗培养两种生产模式，前者的虾青素含量约0.2%，适合功能饲料开发应用，后者的虾青素含量在0.5%以上，适合高附加值产品的分离提取，为天然虾青素的规模生产提供了新路径。张洪博表示，“团队已启动了虾青素烟草生物反应器的转基因安全评价，有望在短期内实现其产业化应用。”

不忘初心矢志国家“三农”事业

我国是烟草种植业大国，烟草的农业生产不仅是上下游产业发展的关键环节，更是乡村振兴的重要产业。随着经济社会发展，传统的烟草生产规模逐步减少，如何在新形势下用好烟草的资源优势，做好未来产业布局，是关系乡村振兴和“三农”事业的重要课题。

张洪博出生在农村，从小就在心里埋下了学农、爱农、为农的种子，从大学到研究生学习期间，他刻苦钻研分子生物学与作物遗传理论，打下了扎实的学术根基；在国外做博士后期间，开阔了学术视野，掌握了烟草代谢调控的分子理论和实验技术，迈入了本领域的国际前沿。他不忘初心，常说：“农业的前沿理论，只有落实到生产应用，才算真正有了价值。”

回国后，张洪博全身心投入到了烟草有益利用的科研事业中。在实验室里，他是一个基础科研工作者，为获得可靠的试验结果，经常与同学们进行反复尝试；在田间地头，他是“泥腿子”专家，每年都要跑遍各个试验点，完成相关表型观察和数据统计。作为一名有着30年党龄的老党员，张洪博始终牢记自己的职责使命，带领团队面向世界农业科技前沿、面向国家重大需求，围绕“烟草有益利用”持续攻关，为我国烟草种植业的高质量发展和乡村振兴贡献自己的力量。