石雷研究員：將芬芳的種子，播撒向更廣闊的天地

早在3500年前，古代巴比倫人和亞述人就會通過焚燒香料參與相關活動。到了中世紀，香料已成為歐洲貴族地位的象征，一度和黃金等價。

中國漢代的《禮記·內則》中記載“男女未冠笄者……皆佩容臭”，這里的“容臭”就是香囊。在文人筆下，香囊與君子之風有著千絲萬縷的聯系，“扈江離與辟芷兮，紉秋蘭以為佩。”

薰衣草、迷迭香、薄荷、羅勒、百里香……這些生來馥郁的植物，與人類共同譜寫了一卷芳香的歷史。

如今，在中國科學院植物研究所（以下簡稱“中科院植物所”），有一批科研人員，正致力于將芬芳的種子，播撒向更廣闊的天地。

如“蝴蝶效應”一般，一場特大沙塵暴，把中國科學院大學博士生導師、中科院植物所研究員“卷”進了一場“芳香的事業”。

之后的十余年間，石雷和他的團隊終日與薰衣草、迷迭香、牛至、薄荷、羅勒、百里香等芳香植物相伴，涉及日化、食品、醫藥、觀賞綠化等廣闊的應用版圖。

芝蘭以為伴，芳草碧連天。

轉角遇到你，芳香植物

2000年的春天，在北方人的記憶里并不那么美好。

這一年，我國華北地區接二連三出現大范圍、高強度的沙塵天氣。飛沙走石不僅嚴重干擾了人們的正常生活，在個別地區甚至造成了人員傷亡。

石雷當時還在從事三北（東北、西北、華北）地區植物資源收集與遷地保護工作。看著窗外彌天蓋地的昏黃，他暗自下定決心，發揮所長，把自己收集到的豐富植物資源應用到改善三北地區的生態環境中。

在科技部首都圈（環北京）防沙治沙應急技術研究與示范項目的支持下，石雷團隊開始對中科院植物所北京植物園收集的植物材料進行分析、篩選，以構建三北地區生態屏障。

選擇植物的標準是什么？除了生態功能，石雷希望它們同時具備一定的經濟價值，這樣也能給當地百姓帶來一些收入。

最先進入石雷視線的是藥用植物。例如甘草，常生長于干旱沙地等惡劣環境中，具有固沙保土的作用，其根入藥，祛痰止咳，具有很高的經濟價值。

然而，人們若要采挖甘草，就必須把它們的根從土中刨出來。盜挖甘草導致土地沙化的案例屢見不鮮。這就陷入生態與經濟價值“不可兼得”的困境。

那么，究竟什么樣的植物，才能兼具生態效益和經濟價值呢？

經過多年探索，2008年起，石雷團隊的目光終于聚焦在了芳香植物上。

據不完全統計，世界上的芳香植物至少有3600種，其中大量物種適合在干旱地區生存。它們的花、果、莖、葉等部位及其提取物，可以廣泛應用在日化、食品、醫藥等領域。

“芳香植物大多是多年生植物，我們只采植物的地上部分，根可以繼續保留在土里，履行固土的職能。”石雷介紹，“不必破壞土壤表面，就可以獲得較高的經濟價值。”

經過十余年的耕耘，目前石雷團隊已經全面布局了芳香植物資源收集與保育、新品種育種、芳香物質代謝調控與功能挖掘、產業化示范推廣等研究，形成對芳香植物從研究到利用的全流程覆蓋；同時，也建立了涵蓋從資源保育到產業化開發的“全能”研究團隊。

多管齊下不容易，但石雷說：“咬著牙也要往前推。”

從地中海到中原大地的傳奇

提到芳香植物，很多人第一時間想到的，就是大名鼎鼎的薰衣草。這種浪漫的紫色花朵原產于地中海地區，傳到中國以后，也深受國人喜愛。

然而，在國內許多地區，薰衣草卻表現出了嚴重的“水土不服”。比如，很多薰衣草品種很難度過北京哪怕略有潮濕的夏天。

這個“病癥”，被石雷團隊成員、中科院植物所工程師李慧巧妙解決了。

2004年9月，第20顆返回式科學試驗衛星首次搭載著100克薰衣草種子飛向太空。這些種子“回家”后，被種在新疆生產建設兵團。其中變異良好的薰衣草再進行擴繁，形成了一定的規模。

當地都形象地稱這批薰衣草品種為‘太空藍’。

在這批種子的后代中，李慧選育出了她的“寶貝”——參試品種中唯一能在北京順利越夏并結實的薰衣草品種。

2017年的北京，平均降水量比往年偏多近五分之一，溽熱潮濕，令李慧印象極為深刻。

“那年夏天，稀稀拉拉下了整整一個月的雨。”即便水已經浸沒腳踝，她仍需要蹚著水，去田里查看各個薰衣草品種的生長情況。

經過連續幾天的觀測，讓李慧心灰意冷。“天天下雨，很多品種的葉子已經看不到綠色了。”她精心培育的薰衣草田，就這樣被天氣毀掉了大半。

好在，還有一小片薰衣草的葉子是綠油油的。

李慧想，這個品種抗高溫高濕的特性肯定特別強。于是，她給它取名‘洛神’，寓意洛水河畔守護一方平安。

經過多年努力，李慧見證了一段從地中海地區到中原地區的“浪漫傳奇”。品種‘洛神’在北京的夏天茁壯成長，并于2021年通過農業農村部新品種保護實審。

植物引種，不僅是引入一顆種子或者一個扦條。更重要的是，如何讓它們在新的家園落地生根。

出于這個目的，1996年，中科院植物所老一輩科學家們建立了中國科學院野生生物資源庫植物離體庫（以下簡稱“植物離體庫”），用組織培養技術，將收集到的珍稀植物資源保存起來。

新品種的選育不容易。而有了新品種的單株后，把個體數量從1變成10，再由10變成100、1000、10000……這個過程更是艱難而漫長。植物離體庫的意義就在于，通過建立微繁快繁技術，在“１”之后源源不斷地加“０”。

目前，植物離體庫主要由石雷團隊成員、中科院植物所工程師王頔管理。“你給她（王頔）一段植物材料，她就能把它繁殖出來，這是個‘絕活兒’。”石雷贊嘆道。

當前，植物離體庫已建立、收集和保存植物離體培養物4000余份，制定了10項植物離體種質保存標準，建立了28種植物微繁技術。

走進植物離體庫，培養架上、培養箱內，一個個錐形培養瓶里，密封保存著一瓶瓶綠色。“在培養瓶里，我們控制不讓植物開花。因此，它們可能看起來沒有那么‘漂亮’。”王頔說，“但這些是實打實的戰略資源，可以實現中長期保存。”

交叉碰撞，全盤發力

芳香植物品類眾多，用途廣泛，相應地，石雷團隊的研究方向也很豐富。再加上團隊成員背景多樣，他們往往能在交流與交叉中碰撞出意想不到的火花。

博士階段進行動物營養學相關研究的張連華，2021年9月加入石雷團隊，繼續他的博士后生涯。在團隊中，張連華主要從事芳香植物作為抗生素替代品的研究。

一直以來，芳香植物作為食品天然添加劑的潛在來源備受關注，它們不僅可以用于改善食物的特性，還能起到防腐保鮮的作用。而芳香植物精油作為一種天然植物抗菌劑，毒性較低、無殘留、沒有耐藥性，作為抗生素的替代品，也逐漸開始“嶄露”自身的優勢。

“我的日常工作，是把芳香植物的提取物按一定配比，添加進動物的飼料中，研究它們替代抗生素的應用效果。”張連華介紹。在團隊當前進行的蛋雞飼喂實驗中，一些芳香植物處理組能明顯提高蛋的產量和肉的品質。接下來，他們希望能盡快把這些發現推向應用。

芳香植物的功能性評價，也是團隊當前重點推進的方向之一。2019級博士研究生郝淵鵬的研究工作主要是對芳香植物進行成分分析、活性篩選，以抗菌、抗氧化指標等為考量因素，篩選出一些比較好的物種，進而進行功能性評價。接著，他會根據不同需求，針對性地做進一步的實驗，讓不同的物種“各司其職”。

每當團隊成員在偏“上游”的芳香物質代謝與調控等基礎研究方面有新的發現，他們就會想著，這些成果能否轉化到偏“下游”的應用基礎研究中去，以更好地挖掘出芳香植物的新功能。

“比如，有的芳香植物殺菌性較好，就可以用它抑制微生物活性，做一些醫用的抗菌材料；有的抗氧化性較好，可以做食品的保鮮劑。”郝淵鵬說。

團隊也有自己的“保鮮劑”。平時，石雷很注重維護團隊的“活力”。每周的組會，都是團隊科研思維的一場頭腦風暴。組會上，每個學生會定期介紹自己的工作，其他學生則列席旁聽。

“因為每個人的研究方向差別較大，最開始參加組會時，他們可能會聽得‘天花亂墜’，但這也確實開闊視野。”石雷笑著說，“有些研究思路是共通的，他們可以吸取并應用到自己的研究中去，激發出更多的奇思妙想。”

芬芳的種子播撒大地

今天，芳香植物儼然已經成為“市場明星”，無論在化妝品行業、食品加工行業，乃至養殖業中，都越來越有“存在感”。

面對旺盛的市場需求，石雷團隊也在不斷探索橫向合作，結合產業、市場需求，與地方政府和企業一起，推動芳香植物全產業鏈應用。

位于天山北麓的新疆伊犁，與地中海周邊有著相似的氣候條件，特別適合薰衣草生長。1956年，中科院植物所北京植物園剛建成時，許多歐洲留學回來的老一輩科學家，將歐洲的芳香植物引進國內。它們經由一代又一代科研人員的育種、改良，形成了適合在新疆種植，且精油產量高、質量好的薰衣草品種，其中就有‘京薰1號’‘京薰2號’和‘京薰3號’等3個薰衣草國審良種。正是這些優良品種，成就了新疆的薰衣草特色產業。

石雷也在這片“中國薰衣草之鄉”上耕耘多年，為薰衣草在新疆的產業化推廣作出了重要貢獻。為此，他還獲得2011－2012年度新疆生產建設兵團“三佳科技特派員”稱號和2012年度中國科學院院地合作獎“先進科技特派員”稱號。

此外，石雷團隊還在內蒙古、陜西、河南、山東和安徽等地進行了芳香植物的試驗示范與推廣。在中國科學院Ａ類先導專項美麗中國生態文明建設科技工程的支持下，2019年，中科院植物所與安徽阜陽市人民政府簽訂了“芳香植物產業化開發集成技術研究與示范”合作協議，完成并發布《阜陽市芳香植物產業發展規劃（2019－2030）》。《規劃》描畫了50萬畝芳香植物產業帶藍圖，全面鋪開日化、食品和醫藥等相關產業，串聯起芳香植物研究應用的全流程，實現種植、加工、產業開發的“三產融合”新模式，助力美麗中國和鄉村振興國家戰略的實施。

從2001年開始，石雷團隊在中國科學院和科技部國際合作項目的支持下，與“一帶一路”沿線國家特別是原蘇聯體系的東南歐國家開展合作，人員互訪達50余人次，引進芳香植物15科60屬532種（品種）。

在中科院植物所科研工作者的代際傳承下，石雷團隊建立和保育著4個國家植物種質資源庫，涉及丁香、玉簪、蕨類植物和芳香植物。

同時，為推動國內芳香植物事業的發展，團隊團結國內同行，石雷團隊于2018年組建了中國野生植物保護協會芳香植物專業委員會，成為國內芳香植物科學研究和產業推廣的重要交流平臺。

“我們一直在收集物種作為國家戰略植物資源。”石雷說，“就像攢郵票一樣，盡管好像永無止境，卻一直樂在其中。”

芳香植物新品種的確立，也大有門道。其中的重要一環就是經歷DUS測試。

DUS，即特異性、一致性和穩定性三個英文單詞的首字母組合。DUS測試可以為植物新品種保護提供可靠的判定依據。而DUS測試的基準，則由DUS測試指南來保障。

“建立植物資源庫的時候，隨著品種逐步積累、數量逐漸增多，我們對各植物屬種的特點把握得更加清楚，也會同步形成相應的新品種測試指南。”李慧介紹。

在團隊承擔的農業農村部植物新品種DUS測試指南編研項目中，羅勒、迷迭香的DUS測試指南已基本完成，百里香的還在研制階段。除了承擔國內相關指南的編研項目，李慧也連續兩年參與國際植物新品種保護聯盟（UPOV）的技術工作會議，參與薰衣草屬指南修訂的討論。

DUS測試指南的編制需要對植物各個生長階段的多個性狀進行觀察記載。而對于某些性狀，可能要經過幾年的重復觀察，才能最終作出合理、客觀的評價。“雖然制定標準的過程比較漫長，但它是很有意義的一項工作，可以為新品種的申報奠定基礎，保護育種者權益，提高我國芳香植物的育種水平。”李慧笑著說。

科研工作之余，石雷團隊還從2019年起，聯合中國野生植物保護協會芳香植物專業委員會，先后主辦了幾期《生命世界》芳香植物專刊。

《生命世界》是中科院植物所主辦的科普刊物。專刊中，團隊中的老師、同學們依據自身研究內容及業內相關成果，用通俗易懂的語言，圖文并茂地講述著芳香植物的故事。“這些科普小冊子做起來可不容易，但我們必須得做。”石雷說，“科學傳播是我們的‘義務’。除了科研本身，我們還要產出一些科普內容服務大眾。”

“芳香植物是美麗的，芳香物質是精華，芳香植物的事業是美麗的事業。”在《生命世界》的一篇稿件中，石雷這樣寫道。

2022年4月18日，國家植物園揭牌成立。國家植物園擘畫的藍圖中，將以植物遷地保護為重點，堅持對各植物類群進行系統收集、完整保存、高水平研究以及可持續利用，發揮植物的多種功能和作用。

新的平臺已經搭建，新的機遇已經啟航。