今天分享一些近期所做的工作。我以前在新加坡国立大学一所研究所工作，回国的时候考虑回国做什么，我以前是做基础理论研究的，植物生长素如何影响和控制植物的生长发育，回国希望做一些国民经济相关的领域，经过一年多的研究，发现第一我国是农业大国、第二我国地大，地大但是地并不富裕，有东北黑土地也有更多边际土地。举例，我国的盐碱地在全球居于第三位，有超过5亿亩的盐碱地。自然资源部关于盐碱地的数据是1.5亿亩，这个数据是用航测得来的数据，根据是否生长植物。众所周知，芦苇等植物很耐盐碱，这些植物能生长的土地上作物不能生长，所以也算是盐碱地，六七十年代统计的5亿多亩盐碱地现在还是如此，这几年改造了3.5亿亩盐碱地，但是也不包括我们在新疆等地的盐碱地，所以我国的盐碱地范围还是非常广泛。

由于全球农业施肥量非常大，全球农业生产应用肥料非常多，大多数用的是无机肥，其中蕴含着大量的盐，全球有14.6亿公顷好的耕地，到2050年有一半会盐碱化，就是因为施肥，做盐碱地的研究也是我国很大的需求。我之前做基础理论信号传导的研究，研究的是植物和作物怎么能够响应环境。举例，有一次去塔里木大学，下了飞机路两边都是白色的，就是盐碱地，盐碱地非常白。新疆有大片的盐碱地，虽然在盐碱地上很多植物都枯萎了，但是仍然有一些植物是绿色的，这样的植物是耐盐碱的，研究耐盐碱的信号也许可以帮助以后做出更多的耐盐碱的作物来，所以就进行了立项。

立项后首先考虑哪种材料适合做耐盐碱研究。红树林长在海水里，极耐盐碱，但是生长周期太长了。小盐芥，是在山东沿海海滩上发现的一个小植物，小盐芥非常耐盐，我们在小盐芥中找到了一个非常耐盐的基因，并且也耐高温、耐冷，这个基因耐所有的逆境。拟南芥是比较耐冷的，适合22度生长的区域，这个耐盐基因的转基因拟南芥可以在10度（已经算是低温了）生长，转基因比对照组的更大，耐盐、耐旱、耐高温、耐冷。转基因水稻在干旱处理以后无论是在苗期、开花期都有很好的耐旱的效果。遗憾的是这个基因是从小盐芥而来的，所以限制了应用。

中国需要怎样的农业？改革开放让我国走向了富强。1978年改革开放以后中国完全开放了大门，推动了科研和生产力，1981年统计局开始统计数据，1981至2016年谷物需求量降低了38%，当时一顿吃两三碗的米饭，吃了很多的小麦和大麦，但是现在吃的饭比较少，都是肉、鱼、蛋白比较多，在2016年肉和奶的需求增长了286%和381%（统计城市的数据不含农村）。

最近数据的统计，2013至2022年的数据，谷物需求仍然在下降，谷物需求每年增速是负1.2%，油的需求也是如此，因为注重健康用油量减少。中间的肉类需求年增长的速度达到3.1%，水产品也是肉（大食物的角度而言）达到二点几，蛋5.1%，奶类增长了5.6%，中国人喝奶是小孩为主，其实喝奶是非常好的，应该增加奶的吸收。过去几年我国在发展，人民生活水平在进行调整的时候，肉的需求越来越多、谷物需求越来越少。我国平均每年产粮6.5亿吨粮食，但是有50%用来生产猪肉，全球的平均数是40%（牛羊肉）、鸡肉20%，猪和鸡只能吃籽粒不能吃秸秆。农民焚烧秸秆，造成了空气污染。一旦秸秆不焚烧，南方的秸秆还田了，南方雨水比较多，还田了以后腐烂大雨冲击到河床造成了富营养化。北方秸秆还田，第一年不能腐化，第二年三四月份藏在小麦秸秆、玉米秸秆中的虫病爆发了，现在只能靠打农药解决，西方国家包括澳洲隔两年就会烧一次秸秆，放火烧秸秆，起到杀菌和去虫的效果。

肉的来源方面，中国2003年和2017年的数据，2003年达到21.9%，靠吃草的牛羊，吃籽粒的动物达到21.9：100，全球平均是73.1：100，接近我们的四倍。我国吃的肉大多数是耗粮的，2017年的数据显示草食动物更低了，因为养了更多的猪，中国进口一亿吨大豆、三千几百万吨的小麦玉米， 54.7%用于牲畜的养殖。

联合国粮农组织给出的公式，反刍动物（主要是牛羊）吃一公斤玉米（2018年的数据）可以长一公斤肉，鸡要吃4公斤长1公斤肉，现在可以把4公斤降低到2.6公斤，猪6公斤玉米才长1公斤肉，现在也接近5公斤玉米长1公斤肉，但是无论4公斤还是6公斤，相对1公斤，多消耗的粮食达到四至六倍。我国绝大多数的玉米都是玉米秸秆粉碎还田，德国玉米籽粒熟的时候就全收获，德国从美国进口玉米，大多数用于养牛羊，割完了以后打捆，里面倾注了玉米，包括地面上所有的秸秆和玉米棒，加入乳酸菌，用来喂牛羊，牛羊吃的时候同时可以把秸秆应用。离呼和浩特只有两小时的高铁的地方，牛、马吃的草，粪便晒干牧民可以用于生火烧炉子、砌墙，牛羊吃草利用了5%左右，牛羊胃里面有各种菌，可以把纤维进行消化，通过这个技术以后30%的生物量可以转化为牛羊的体重，相当于从5%提高到了30%，所以达到了高效农业。我国的农业是美国的十分之一、英国的八分之一的效率，所以农业效率才是真正将来所需要提高的方面，而并不是地上的单产提高。

国外甚至把水稻、麦子都来做贮备，日本人吃肉比较多，还有一些国家要吃牛肉，所以水稻整体打捆，因为用不了这么多大米。中国库存一亿多吨大米，无法消耗，但是肉却需要进口。相对在有些地区部分的小麦拿来做“青贮”也是方向，可以把秸秆和小麦的籽粒一起应用。德国有很好的黑土地长玉米，中国有很多的盐碱地可以来做高粱。我们一开始只做了饲草高粱，中国科学院西北生物中心宁夏有个基地，我们一直在那边进行育种和推广的研究。

如图，腾讯新闻的头条，山东有一株高粱长到5.7米高。我马上联系我的学生，赵庆臻，她就职于聊城大学，进行采样，分子标记分析后发现就是一个杂交高粱。我们自己培育的杂交高粱可以长到6.6米高。5.7米高的高粱生长的这块地没有盐，但是碱达到PH9.0。这就是杂交的所谓的“甜高粱”。这株高粱非常高，那么产量也会相对比较高。

茅台在A股市值最高，因为它是很好的酒，但是茅台一定要有高粱，五粮液、郎酒都需要有高粱。除了酿酒以外，高粱是最好的膳食纤维的谷物，相对比大米、小米、麦子，膳食纤维含量更高，长得很大的高粱可以打包或者放在窖里喂羔羊。包括以前的扫把是高粱扫把，高粱扫把并不产生静电，全球钢铁厂用的扫把都是高粱扫把，中国内蒙有一个旗全部种高粱，就是做“高粱扫把”，做的所有的扫把够出口全球的钢铁厂，高粱纤维也可以造纸做木板。

我们在昌平农场种出来的高粱，茎秆糖锤度15%至23%，茎非常粗，达到四五厘米。20公分以下的玉米割了还可以再长出来，但是达到4、5公分，不能结新棒子。高粱割了以后还可以再生，高粱有非常好的耐盐的能力。我们在宁夏贺兰县的生产基地常年种植高粱，因为高粱非常耐盐，它是起源于非洲的盐碱地的植物。

甜高粱，并不是高粱籽是甜的，而是秆里面是甜的，拥有超强的杂交优势，C4作物，世界上生物量最高的作物。高粱相对玉米，有些高粱叶子当中蛋白含量是玉米的两倍，高蛋白作为饲料更好，所以一亩地一般生物量、含糖量非常高。高粱耐旱，一亩地用水是玉米的三分之二，但是生物量是玉米的两倍，耐盐碱、耐贫瘠等等。2009年高粱基因组测序出来，现代遗传学一定要有基因组才能很好的深入，同时做基础研究为将来育出好的品种。

2015年巴西一位科学家把所有的已知作物进行了列举，发现甜高粱是氮利用效率最高的作物，同样地里施十公斤氮最后得到的产品最高的是甜高粱，甚至超过了广为宣传的芒草。因为中国在过去几十年种地施了太多的肥，其中有很多的氮肥，耗费了很大的能量，同时让水体富营养化、空气产生雾霾，都是施了太多的肥料所造成的。假如一个作物低肥情况下可以生长就可以保证对环境的友好，人们在选择种植的作物时也要考虑是否对环境友好。

2007年我们实验室开始应用现代生物技术加上三系育种培育高粱新品种，育种方向包括抗倒伏；如何让鸟不爱吃；另外高生物量、含糖量高等等的一系列与生产实际紧密联系的目标。过去几年，培育出七个国家审定的品种，还有若干地区审定的品种。地区审定的品种主要针对江苏盐城海滩，培育的是耐盐的品种，综合起来目前为止有超过十个品种的国家和地方审定的品种。培育出来的品种首先去盐碱地上进行中试实验，我国除了沿海的盐碱地也包括很多内陆的盐碱地，内陆和沿海的盐碱地组成成分不同，经过实验之后再大规模的推广。

新疆阿克苏地区含盐和碱偏高，把平常种的玉米跟高粱种在一起，在都不浇水的情况下，玉米枯萎死了，高粱比玉米又耐旱又耐盐，保持持久绿的，在盐碱地和缺水的地区需要这种适合的作物进行生长； 比如甘肃庆阳遇到的80年不遇的大旱，结果高粱虽然也受到影响，但并不死，当7、8月份雨季，突然来一场大雨，玉米在地里枯烂了，而高粱可以恢复生长，且长势非常好。有些玉米即使活过来了，也结不了籽粒，最大的问题是到了七八月份雨水一来，玉米腐烂了，叶子秸秆腐烂喂牛羊会带病（病从口入）。

我们参与了中国科学院在库仑白樱花镇主导的扶贫项目，到目前为止也未停止，当地农民看到这个好，就一直在种，第一年为了说服农民高粱比玉米更耐盐碱，河滩地、沙地，一面是种了玉米、一面是高粱，玉米基本上都枯萎了，同样一块地但是高粱虽然有些叶子开始枯，但是整体还是比较健康的。现在极端天气到了七八月份都是雨水，下雨了以后玉米会烂掉、高粱就会长起来，8月7日高粱长势非常好、玉米腐烂了，腐烂的玉米喂牛羊会产生很多的病害，这样就证明了高粱的优势。

宁夏做的多次收割实验，割一次、割两次，供应宁夏的养殖业。我国绝大多数地区是禁牧，但是需要大量的饲料，所以我们跟地方的农发办（现在农业农村局）合作，育出最好的品种进行推广，包括小规模的推广、也有大规模的推广。第一次收割的时候卡车把根压坏了，但是影响并不大，下一次雨就可以再生；我们在河南做的三千亩的土地流转工作，5月份种、7月份割，总共三千亩、每天割一百亩、打包，打包好的青贮饲料在顺义农场放了四年，打开之后依然是酒味清香的。在我国西北，尤其是新疆、内蒙、甘肃，冬天零下40度，这些甜高粱制成的饲料供应牛羊就可以渡过冬天这个恶劣的环境。

高粱作为饲料，最大的优势是纤维，尤其是中性纤维含量比较高，木质素稍微低一些，蛋白比较高。我们在新疆石河子与养牛场做的实验，每头牛平均每天产1.55公斤牛奶，农场六千多头牛，效率提高非常高。盐城大丰，我们的高粱与当地的玉米品种粟米5号对比，高粱的产量非常高。这个羊场一年出栏30万头湖羊，现在好的草原一头羊需要2至5亩地的草原饲养。利用盐碱地进行养殖，一亩地可以养殖20头羊，这是高效率的养羊的过程。湖羊是我国唯一的不准出口品种的羊，现在6个月出栏。甜高粱可以用于养肉牛、奶羊、驴等等，中央电视台近几年围绕甜高粱拍了很多科教片。

 甜高粱饲料喂牛羊，羊肉好不好？国家食品委员会专家在江苏羊厂品羊的时候说，喂甜高粱的羊肉口味好，甜高粱组的维生素B族含量远高于玉米组的对照。在宁夏草原进行调查，发现羊吃37种草，其中包括枸杞、黄杞、甘草，喝的矿泉水吃的是中草药，所以羊肉非常香。于是我们把中药的秸秆，包括黄杞、甘草都是用的地上部分，收获打碎后掺到青贮饲料中喂羊，结果羊肉味道非常好。通过这种方式，我们模拟了大自然中羊的饮食结构。目前为止除了西藏没有分布以外，我们在全国其他的地区都已经进行了甜高粱的种植实验，同时我本人也在先正达集团玉米等作物种质创新及分子育种全国重点实验室执行国家盐碱地重大的任务。

宁夏大武口有一万多亩地的盐碱地，包括东营盐碱地，我们进行了各种各样的高粱种植实验。“青贮”高粱确实非常好。意大利科学家发现奶牛吃甜高粱比青贮玉米产的甲烷少46%，全球17%的甲烷是牛放屁产生的，假如说把牛放屁产生的甲烷减少了46%，也是对大气层很大的贡献。种什么作物我们不光要看产量，也要看对环境的保护、对未来地球的保护，所以要找最合适、最经济、最高效、最环保的绿色作物来种植。

我们与凌宏清老师合作的小黑麦与甜高粱轮植模式，冬天种小黑麦，夏天种高粱，可以高效的利用盐碱地。我们在基础研究方面创制出突变体，对突变体进行研究就可以发现很多基础理论。我们有一个重要的突变体，针对的就是种高粱最大的问题——野草长得比高粱快，拔草是很大的难题。我们培育出了全球第一个抗除草剂的高粱。没有喷除草剂，锦葵科作物（杂草），改造过的突变体的高粱，打一次除草剂地上就没有杂草了。60年代全国种植一亿亩高粱，很多是靠提前打除草剂，我们则培育出了抗除草剂的高粱。

稻花香高粱是用基因编辑做的，把高粱籽做香，水稻地里闻到稻花香，叶子也有香味，高粱的叶子更大，稻花香的高粱酿的醋和酒也有特殊的香味。

抗除草剂高粱在海南和宁夏大田与耐盐大豆间隔种植，大豆当中秸秆和籽粒含蛋白都高，所以做出了优质的饲料。有一次与陈受宜老师讨论，原始大豆是可以“爬腾”的，于是我们在高粱地里间种了爬藤大豆，大豆沿着高粱秆往上爬，收割后饲料当中蛋白提高了3.4至3.7个点，蛋白高了以后，价格就更贵了。东营做的高粱跟大豆种植，引起很多当地的农民观摩，他们认为这样的模式能够把盐碱地利用起来。高粱和大豆都是春夏季的作物，冬季种小黑麦，小黑麦现在不收种子了，因为一米八高，种子熟了割了以后当草用喂牛羊，可持续的模式也在持续开展中。

高粱有一个很大的好处，可以做玉米育种的隔离。玉米在散粉期，花粉飞起来比较严重，但是高粱高，玉米间种七至八行高粱就可以隔离住花粉，这种种植模式省出了很多育种的地，育种成本也就降低了。

鸟吃高粱很厉害，同一块地当中的高粱，有的地方鸟尝一下就飞走了，有的地方高粱被吃光了。看到这一现象，对其进行研究，定位了其中一个很重要的基因，通过分子标记就可以知道哪些高粱鸟不爱吃、哪些高粱鸟爱吃。

我们课题组研究的问题都是在实际生产中碰到的问题，所以做农业研究一定要到田间去。我们在甘肃进行推广的时候，看到地里种子并不均匀，现在都是机械化播种，有芒有壳，哪个基因控制种子的包壳，我们进行基因定位， 找到了控制包壳发育的基因，为进一步育种出易于机械化播种的高粱品种奠定了理论基础。

用来做饲料的品种，蛋白含量很重要。我们有两个高粱品种，F938和F043，一个叶子很稠密，一个叶子很小。 F938全株蛋白达到12.3%、F043只有6.8%，所以叶子大小决定了高粱的最终的饲料中的蛋白。我们对决定高粱叶子大小的基因进行基因定位，发现是个单基因影响了叶子的细胞分裂。做这种研究是希望育出好的高粱做饲料，同时解决基础理论问题。

高粱起源于非洲撒哈拉沙漠地区，该地区干旱、盐碱高，因此高粱本身也耐盐碱。我们发现的高粱中耐碱基因AT1，在小麦中进行基因编辑之后，在碱土地种植突变体长得非常好。高粱作为饲料，首先致敬研究所高粱组的老先生们，我们研究所1965年编写的由科学出版社出版的书，《如何种杂交高粱》，其中有一个表已经列出来，两个高粱不同杂交了以后，杂交了F1代的品种产量提高了12.6倍，也就是说，高粱杂交优势非常强，并且可以做基础理论的研究。我们现在做饲料高粱，也做适应中国不同栽培区的籽粒高粱。

另外我们还对国审中科粮11号做了酿酒方面的研究。在这方面研究所给予我们非常的支持。茅台知道我们做高粱，前年茅台副总经理王利来到了遗传发育所，与我们签署了战略协议，最近与茅台签署了正式的合同，最近也与汾酒签署了正式合同。茅台不只关注经济效益，也重视承担社会责任，他们在东营做盐碱地改造，装了很多的摄像头，有些像淘宝的蚂蚁森林那种模式，可以买一两棵树，然后出钱支持国家森林建设。茅台开发了一个游戏，让粉丝认领几株高粱，参与了国家盐碱地改造，我们也在这个平台宣传高粱酿酒的知识，一共有30万的粉丝来观看我们的直播。茅台的酿酒高粱也有个问题，茅台的高粱是红缨子高粱，达到三米高，是常规种，三米高秆又细，最大的问题是倒伏，仁怀50%的高粱都倒伏了，所以酿酒出了问题、收获也并不好。我们在遗传学的方面做突变体库，筛选出来矮的高粱，育出来的株高比人高一些，矮了以后可以密植，也可以早熟两个星期，从基因组定义这株高粱，并且也很耐盐。

通过这么多年的工作，用高粱进行基础理论研究。杂交优势很强，研究是什么基因、什么基础理论在起作用；高粱的叶子蛋白高是什么基因决定了高粱叶子的多少；高粱叶子越大越好吗？什么基因决定了叶子的大小；不同的高粱哪个基因控制了高粱叶子的蛋白；做了全球第一个“香高粱”；将来要让高粱的纤维绝大多数跟木质素、纤维素分开，因为牛羊吃了以后很多到了粪便中，木质素、纤维素进行分离，将来高粱更好的让牛羊进行利用，最近也进行了基因编辑，做了蛋白、糖等相关的工作，另外我还有一个遗传发育所毕业的学生现在在做高粱的抗病抗虫，包括也做高粱中的钙、锌、铁的元素测量。高粱种了以后再种其他的作物种不好，高粱不适合重茬种植，高粱向地下分泌高粱醌，我们敲除两个基因，再种其他的作物并不受影响。

什么是好作物，就是最大限度利用太阳能，减少对地球上的资源的依赖性，把太阳能进行最大的利用，得到作物了以后也要找出作物最大的利用，进行生物能的转化。合成生物学与AI结合，如何让现有的秸秆，籽粒得到更好的利用，所以需要高质、友好的环境，需要的是可持续利用的环境，不光是现在活得好，也要让子子孙孙在地球上活的更好，要有可持续利用的农业。

 我国现在富强了，要有健康的食品、高质的生活和友好的环境，什么是健康的食品？可以吃上好的膳食纤维的粮食、吃上高粱喂出来好的牛羊肉、吃上高粱酿的好醋、喝上比较好的酒，这样就是好的生活；同时要的是蓝天白云，走出去看到的是蓝天和白云，需要清新的空气，看到的水是清水、绿山，这是做农业人的希望。