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(一)研究基础
实验室依托单位是我国木本油料领域基础理论、共性技术、关键装备与人才培养等方面的开拓者和引领者,承担国家重点科技任务97项,取得了一批原创性重大科技成果,获国家科技奖励14项,为我国木本油料产业高质量发展作出了突出贡献,有力保障了我国油脂供应安全和国民健康。
实验室在“增产量、提品质、扩功能、全质化、智能化”五个方面作出了历史性贡献,取得了标志性成果。
1. 增产量 • 创新了资源挖掘理论和重大品种,奠定了木本油料资源和产量倍增的物质基础
实验室建成了全球最大的木本油料种质资源库,实现了种源自主可控。破译了油茶、核桃、油桐、山苍子等11个主要栽培木本油料树种的全基因组密码,构建了世界上木本油料树种最全的基因组数据库,率先解密了油酸、亚油酸、桐酸、精油等重要代谢物形成的遗传学基础,开辟了木本油料育种和定向调控新途径。首创油茶“两系”杂交等育种理论,提高了育种效率,缩短了育种周期,培育系列高产大果型新品种,提高了产量。
2. 提品质 • 攻克了木本油脂加工与品质控制技术,引领营养健康高品质油脂产业发展
实验室是以油茶、核桃、山苍子为代表的木本油料油脂加工新技术研究的引领者,突破了制油工艺模块化、榨膛内工况可视化、产品质量精准控制等关键技术,开发出了高压缩比双螺杆榨油设备、多工位液压连续制油设备等,系统构建在线快速无损检测、低温预榨耦合亚临界萃取、双适度制油等技术,创新风味茶油精准分类和量化评价、加工过程产品溯源体系等,实现了油茶等木本油脂低温制备技术及鉴伪等关键技术的完全自主可控,打破了高端油脂制备技术和装备受制于发达国家的被动局面,为保障我国高端油脂质量安全和人民健康作出了突出贡献,成果获国家科学技术进步奖二等奖。
3. 扩功能 • 突破了木本功能脂质定向转化技术,培育高附加值木本油脂衍生品新兴产业
实验室围绕木本油料油脂功能的挖掘及强化,开展了木本油脂绿色催化转化关键技术研究。攻克了木本油脂生物活性物质高效提取与分离、油脂分子修饰改性、定向重组、生物合成、高聚物活性可控聚合、多组分栅栏复配、多维度封装及靶向递送释放等功能强化技术,开发出茶油甘油二酯、三萜皂苷、甾体皂苷、吲哚二萜、生物广谱抗菌剂、有机脂肪族羟肟酸类捕收剂、低温柴油添加剂、油脂基高性能光固化材料等系列产品,拓展了油脂在重大疾病防治、稀有重金属资源浮选、高端燃油生产、高性能光固化材料制备、抗生素替代等领域的应用,支撑了健康中国战略。成果获国家科技进步二等奖、国家技术发明二等奖各1项,省部级一等奖6项。
4. 全质化 • 破解了木本油料副产物解聚重构技术瓶颈,引领全量高值利用发展新方向
实验室牵头承担国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重大项目课题等重要科技任务20余项,首创木本生物质多壁层精准分离、多糖化合物协同发酵等理论,创制具有自主知识产权的专用发酵工程菌,打破欧美国家长期垄断,攻克木本油料饼粕皂素高纯提取、剩余物定向解离与重组复合等重大关键技术,在全国20多个省市及“一带一路”沿线国家推广应用,推动我国在该领域从跟跑并跑到部分领跑的跨越式发展。
5. 智能化 • 突破木本油料全程装备技术瓶颈,推动木本油料装备智能化迭代升级
实验室是全国木本油料生产全过程技术装备研发的引领者,创新了“适树适机,多机联合”的装备技术体系,在全球首次创制了丘陵山地木本油料苗木嫁接、容器栽培、宜机采收、精深加工等重大体系化装备,实现了油茶等木本油料装备智能化迭代升级,开创了以全程机械化为标志的产业现代化新局面,为保障我国粮油安全提供了重大技术装备支撑。
(二)组建基础
1. 实验室组建思路
2020年,湖南省林业科学院凭借行业领先的资源、成果、人才和平台优势,获得国家科技部和湖南省人民政府联合批准组建木本油料资源利用国家重点实验室,组建期间克服疫情等重大不利因素,全面完成了各项建设任务。
组建思路:
以原木本油料资源利用国家重点实验室为基础,由湖南省林业科学院牵头,联合中南林业科技大学、东北林业大学等行业优势力量共建木本油料资源利用全国重点实验室。
整合组建的木本油料全国重点实验室以国家粮油安全等重大需求为牵引,研判国际研究前沿和发展趋势,聚焦木本油料领域应用基础研究及关键技术迭代升级,设置了“木本油料资源挖掘与性状调控”“木本油脂绿色智造与品质控制”“木本脂质定向转化与功效解析”“木本油料副产物高值增效转化”等四大研究方向,形成以科研院校为核心、三家单位优势互补、涵盖全产业链、产学研用融通发展的协同创新模式。
(1)湖南省林业科学院
湖南省林业科学院属公益类科研事业单位,在以油茶为代表的木本油料领域研究水平领跑全国,牵头组建有省部共建木本油料资源利用国家重点实验室、中国油茶科创谷、油脂分子构效湖南省重点实验室、南方木本油料利用科学国家林草局重点实验室、油料能源植物高效转化国家地方联合工程实验室、湖南省油茶工程技术研究中心等18个紧密关联的国家和省部级科技创新平台,建设有国家油茶种质资源库、国家光皮树—山苍子良种基地和湖南木本油料国家长期科研基地,收集保存种质资源3300余份。单位现为岳麓山实验室(崖州湾国家实验室培育基地)核心成员,南方木本油料产业国家创新联盟、中国经济林协会木本油料分会的理事长单位。被授予“全国科技工作先进集体”“全国生态建设突出贡献先进集体”“全国林业科技工作先进集体”等荣誉。
湖南省林业科学院始终坚持“科研立院、人才强院、创新兴院”的总体方针,引领油茶等木本油料产业技术进步60余年,培养了以李昌珠、陈永忠为代表的国家和省部级高层次人才50余人次,在木本油料领域累计获国家科技进步二等奖3项(主持2项)、三等奖2项,主持省部级科技进步奖23项(其中,一等奖4项、二等奖13项)、参与12项;培育新品种和良种122个,制修订标准41项,授权专利128件,出版专著26部。1958—1998年期间,重点开展了油茶、油桐等资源收集、良种繁育及丰产栽培研究,成果“金花茶基因库建设与繁殖技术研究”“中国油桐种质资源研究”“油茶19个新品种选育研究”获得国家科技进步二、三等奖;1998至今,油茶、光皮树、山苍子、蓖麻等杂交育种及油料资源利用取得重大突破,主持成果“油茶雄性不育杂交新品种选育及高效栽培技术”“非耕地工业油料植物高产新品种选育及高值化利用技术”均获国家科技进步二等奖。木本油料良种和技术已推广至15个省份、面积超过600万亩,服务各类企业千余家,带动形成千亿产业,为促进木本油料产业发展和维护粮油安全提供了重要科技支撑。
(2)中南林业科技大学
中南林业科技大学是经济林人才培养的“摇篮”,1958年在全国率先创办经济林本科专业,1993年获批全国第一个经济林博士点,培养了“人民楷模”“太行山新愚公”李保国等一批优秀毕业生。学校是中央与地方共建的省属重点高校,国家“中西部高校基础能力建设工程”高校,湖南省“国内一流大学”建设高校。作为中国经济林学会、油桐产业国家创新联盟理事长单位,学校拥有国家野外科学观测研究站,国家工程研究中心,国家工程实验室,国家地方联合工程研究中心,省部共建协同创新中心,国家级实验教学示范中心等国家级科研和教学平台8个。拥有中国工程院院士、长江学者特聘教授、万人计划领军人才、千人计划、国家杰青、国家优青、国家级教学名师等国家级人才56人次。有全国高校黄大年式教师团队1个、科技部重点领域创新团队1个。
建校66年来始终坚持以木本油料为特色、始终坚持科技创新,引领我国经济林人才培养和科学研究,在经济林基础理论和应用研究领域成果突出。全球首次解析油茶二倍体和六倍体、油桐全基因组,为木本油料树种的精准育种奠定了坚实的理论基础;选育出“三华”“德油”系列油茶、油桐等国审主推良种和新品种35个,积累了丰富的木本油料种质资源,其中油桐种质资源收集、栽培与推广分别获1985年和1996年国家科技进步二等奖和三等奖;构建了“木质细胞瞬间皱缩及最大瞬间皱缩理论”,突破了人造板绿色低碳制造、防火防水功能化及秸秆资源材料化利用等重大关键技术与装备,科研成果分别获得2010年和2018年国家科技进步二等奖;在细胞壁精准微纳解离、剩余物低碳制造、生物质能源与化学品等领域处于国际先进行列,为我国林业科技重大战略需求和区域经济发展做出了重要贡献。
近10年承担木本油料、生物质材料绿色转化等领域的国家自然科学基金重大项目课题、自然科学基金重点项目、国家重点研发计划项目、国家科技支撑计划课题等国家级项目200余项,获国家科技进步二等奖4项、省部级一等奖等8项。
(3)东北林业大学
东北林业大学是教育部直属国家“211工程”重点建设高校,国家“优势学科创新平台”项目重点建设高校,国家“双一流”建设高校。学校拥有林业工程一级学科博士点和博士后流动站;拥有我国木材和林产品加工领域综合实力最强的院系;拥有教育部重点实验室、国家林业和草原局重点实验室、教育部工程研究中心、国家林业和草原局工程技术研究中心、国家级实验教学示范中心等省部级以上科研和教学平台60余个;拥有全国教书育人楷模1人;拥有中国工程院院士、长江学者特聘教授、万人计划领军人才、千人计划、国家杰青、国家优青、国家级教学名师等国家级人才30余人次。拥有全国高校黄大年式教师团队2个、教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队2个、国家林草局林草科技创新团队5个、全国工人先锋号团队1个。
学校在木本油料等林木资源高值化利用、农林生物质化学品加工和转化、生物质基功能性材料构建等理论和应用研究领域取得了卓越成果。承担木本油脂及其他生物质资源高效利用领域的国家自然科学基金重大项目课题、自然科学基金重点项目、国家重点研发计划项目及课题等国家级项目40余项。建立了覆盖全产业链的林源活性物植物的高效培育与高值化加工技术体系,率先提出负压空化传质高效提取林源活性物技术,受到了全球多个国家和地区科研机构的高度关注。“喜树碱衍生物高效提取技术研究”“基于木材细胞修饰的材质改良与功能化关键技术”等成果获国家技术发明、科技进步二等奖共计5项,在生物质资源高值化利用、低碳加工、功能材料构建等领域处于国内外先进水平,助力国家“双碳”战略目标实现,为我国林业科技重大战略需求、生态文明建设和区域经济发展作出了突出贡献。
实验室组建单位合作基础
实验室三家组建单位具有扎实的合作基础,强强联合,优势互补。
中南林业科技大学与湖南省林业科学院合作历史悠久,自20世纪60年代,先后联合承担国家、省部级项目等300余项,合作领域涉及油茶、油桐、核桃、山苍子、光皮树、栀子等10余个木本油料树种的良种选育、丰产栽培、精深加工与副产物开发利用等多方面研究。双方合作开展的“优良油桐品种-泸溪葡萄桐栽培与推广”“中国油桐种质资源研究”“非耕地工业油料植物高产新品种选育及高值化利用技术”等3项成果分别获得1985年国家科技进步二等奖、1996年国家科技进步三等奖和2014年国家科技进步二等奖。在平台共建、人才共培、科研资源共享等方面开展了全方位合作。双方共同组建了湖南省经济林培育与利用2011协同创新中心;木本油料资源利用全国重点实验室获批组建以来,中南林业科技大学吴义强院士多次率队与湖南省林业科学院主要领导共商实验室共建事宜。双方研究人员互动频繁,湖南省林业科学院目前有26位高级职称人员担任中南林业科技大学研究生培养导师,每年共同指导学生超过50人,近10年共同承办各种学术会议15次。
实验室与东北林业大学建立了长期稳固的合作关系,共同完成国家自然科学基金重大项目“木材高效利用结构调控与定向重组机制”、国家重点研发计划项目“人工林非木质资源全产业链增值增效技术集成与示范”“木基材料与制品增值加工技术”等,目前正在合作开展国家“十四五”重点研发计划项目“非木质资源绿色加工关键技术”研究,共同参与组建油茶产业国家创新联盟和南方木本油料产业国家创新联盟。合作举办学术会议和交流活动20余次,合作发表高水平学术论文10余篇。从东北林业大学引进博硕士等人才30余人。