多年日日夜夜的伏案撰寫，《菊芋生物學及高值化利用》一書終于脫稿，它匯集了作者團隊30多年關于菊芋的研究成果，并介紹了國內外的最新研究進展，試圖為我國菊芋的科學研究與產業發展貢獻微薄之力。

之所以把菊芋作為作者畢生研究的重點內容，首先是因為作者孩童時代生活在蘇北黃泛區鹽堿土地區，鹽堿造成的極度貧困令作者現在仍心有余悸，而菊芋這種野生植物在那個貧窮饑荒的年代曾供人果腹，至今仍令作者眷戀不止。1988 年，一群年輕學者放棄大城市多彩的生活，奔赴荒蕪的海涂，立志將海涂變良田進行創業時，適逢已在海涂扎根的尹金來博士卓有遠見地提出菊芋等特質植物在海涂利用中的潛力與前景，后來因工作崗位的變動，他本人無法參與這一長期的研發過程，而他的愛人周春霖教授卻成為菊芋研發團隊的重要成員之一。1999年，作者團隊已形成菊芋研發的詳細計劃與技術路線，在中國不同類型的鹽堿地上進行長期的試驗、示范與推廣。

菊芋（Helianthus tuberosus L.）為菊科向日葵屬一種能形成地下塊莖的草本植物。它分布極其廣泛，是能從熱帶分布到北極、從海邊分布到海拔近4500m的地區的高等植物物種，被稱為“魔鬼植物”，因而成為植物中最早被“樹碑立傳”（對單一物種撰寫的一本書）的異源六倍體（2n=6x=102）草本植物，在全球熱帶、溫帶、寒帶以及干旱、半干旱區均有分布和栽培。南京農業大學海洋科學及其能源生物資源研究所菊芋研究小組根據菊芋抗逆性強、光合效率高、肥水需求低、市場調適性強的生物學特性與經濟屬性，首次將其稱為抗逆高效植物，同時把菊芋作為我國非耕地“雙減”栽培的最佳作物，這無疑對我國農業產業結構調整、農業供給側結構性改革及健康膳食等產生重大影響。

菊芋地下塊莖果聚糖高效累積調控過程是菊芋新品種（系）選育的重要目標。隨著兩個菊芋果聚糖代謝關鍵酶[蔗糖：蔗糖果糖基轉移酶（1-SST）和果聚糖：果聚糖果糖基轉移酶（1-FFT）]的發現和果聚糖代謝的經典模型的構建，作者在研究菊芋果聚糖代謝調控途徑時發現，1-SST和1-FFT在花和莖中低量表達，在葉、根和休眠塊莖中表達，而在生長塊莖中大量表達。在研究中還發現，果聚糖不僅是重要的新糖源，而且是菊芋適應逆境的關鍵調節物質，主要分布于菊芋細胞液泡內，在干旱、低溫和鹽脅迫下，釋放出可溶性果糖，調節滲透壓，提高菊芋的抗逆性。作者團隊通過分子生物學手段進行了驗證，對菊芋逆境適應的策略及其分子調控機制做了比較系統的研究。

菊芋馴化栽培和開發利用的時間較短，栽培品種和自然群系間在果聚糖含量、產量、抗性等方面差異顯著。作為一個具有廣泛適應性的“魔鬼植物”，世界各國把菊芋種質資源收集作為菊芋遺傳育種研究的重要戰略：如美國國家種質資源庫共收集了以北美洲分布為主的菊芋種質資源107份，德國國家種質資源庫主要收集了歐洲分布的菊芋種質資源102份，我國一些高校院所收集了在亞洲、歐洲分布的菊芋種質資源500余份。作者根據不同菊芋種質資源的特性差異，在全球率先在高寒、沿海灘涂、內陸荒漠、鹽堿地等邊際土地上開展了菊芋新品種篩選培育工作，通過人工定向選擇和自主研發的具有知識產權的菊芋育種方法成功培育了“南菊芋1號”、 “南菊芋9號”等適宜于不同邊際地類型種植的新品種、新品系。作為新資源植物，南京農業大學海洋科學及其能源生物資源研究所菊芋研究小組花費巨大的人力、物力，在菊芋新糖源、新活性物質、新能源、新植物基化學品開發方面進行了有益的探索，取得了一些有價值的成果，為以菊芋為材料研發功能性食品及新型食品添加劑、增強動物免疫能力的飼料、有市場開發潛力的植物源藥品及環保清潔的固體與液體燃料等奠定了堅實的技術與工藝基礎。

劉兆普
2024 年 4 月 28 日
于南京農業大學（海南）灘涂農業研究所

（節選自“前言”）

《菊芋生物學及高值化利用》作為一本理論性與應用性兼顧的學術專著，其主要內容匯集了30余年來南京農業大學海洋科學及其能源生物資源研究所菊芋研究小組關菊芋科研所取得的最新成果。由于作者對本書寄予一些希望——啟迪研發思維、激發創新靈感、創新設計理念、把握領先技術、配置工藝體系、支撐新興產業，故在著作中介紹了一些新穎的設計理念、先進的研究手段與工藝流程，以期滿足科研院所、大專院校及高新技術企業不同領域中不同層次人員的需求。

《菊芋生物學及高值化利用》一書是以非耕地持續高效利用、推動農業“雙減”變革及農業供給側結構性改革、開發新資源碳水化合物為目的的研究成果的匯集，是我國生態高值農業的重大實踐，對推動我國新興產業群發展將發揮巨大的引領作用。

中國科學院院士趙其國

2018年2月18日于南京

（摘自“序一”）

在菊芋高值化利用方面，《菊芋生物學及高值化利用》從其原初代謝產物——菊粉到次生代謝產物——酚酸類代謝產物都進行了頗有深度的技術開發與集成，為構建菊芋產業鏈與鹽土生態高值農業產業群提供了比較完整的科學、技術與工程相銜接、貫通的技術體系，對菊芋這一新資源植物的開發將產生重大的推動與引領作用。

中國工程院院士萬建民

2018年2月18日于北京

（摘自“序二”）

《菊芋生物學及高值化利用》專著對南菊芋1號菊芋高效的生物學特征（很高的CO2同化能力、營養元素高效利用能力）進行了較為系統而深入的研究，從其根中首次發現內生固氮與磷、鉀高效利用的微生物。專著還比較深入地介紹了南菊芋1號菊芋高光合效率與水分利用的生理生化特征與機制。

中國科學院院士李家洋

2024年04月18日于北京

（摘自“序三”）

本文摘編自《菊芋生物學及高值化利用》一書，有刪減，圖片來源于該書，標題為編者所加。本書獲國家科學技術學術著作出版基金。

《菊芋生物學及高值化利用》

ISBN 978-7-03-079646-2

劉兆普 等 著

責任編輯：周 丹 沈 旭

本書第 1～3 章闡述菊芋品種資源的概況及其分布，介紹其形態學特征，菊芋水分利用高效、光能轉化效率高等生理生化特征及其分子機制；第 4 章闡述其代謝生態學過程相互協同關系；第 5 章和第 6 章介紹菊芋育種、“雙減”栽培原理，不同區域菊芋播種、田間管理、收獲到儲存防腐的技術體系；第 7 章介紹菊芋的生態作用過程及機制，闡述菊芋栽培對中國健康土壤的貢獻；第 8 章介紹菊芋塊莖的化學成分與菊粉化學特征，揭示菊芋菊粉對高血脂、高血糖、肥胖癥及糖尿病等癥狀的控制效果；第 9 章闡明菊芋葉片主要化學成分及其提取物對一些致病菌的抑制效果和抑菌機制，對菊芋秸稈的化學成分及作為動物功能性飼料、生物質能源材料、纖維類產品原料開發進行探索；第 10 章和第 11 章描述菊芋代謝產物菊粉與蛋白質的提取、分離、純化的關鍵技術和燃料生產關鍵技術與工藝。

本書從菊芋種質資源、遺傳改良、非耕地輕簡栽培及生態修復、綠色高值化利用諸方面作了系統闡述，可作為科研人員、大專院校師生、企業決策者、政府產業規劃人員的參考用書。

（本文編輯：洪弘）

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