在世界植物园发展史中,经济作物曾经一度成为主导,许多影响世界经济发展的植物,最早的引种和科学研究都是在植物园完成的。不少与我们生活息息相关的“作物”,原来都与中国科学院华南植物园历年来的研究成果有关。
文/广州日报全媒体记者黄岚
图/由华南植物园提供
攻关:
越过国际公认的橡胶栽培技术“禁区”
中国科学院华南植物园曾在我国“橡胶树北移”攻坚战中作出贡献。在国民经济建设中,橡胶是一种极为重要的战略资源。然而在新中国成立初期,由于西方国家对我国实行经济封锁,橡胶这一战略物资被列入禁运名单。我国热带、亚热带大部分处于北纬18°以北,属于国际惯常认为不宜种植橡胶地区(北纬17°以北不宜种植橡胶),且橡胶种植面积小,产量低下。当时,面对橡胶资源缺乏的局面,为发展国民经济,突破封锁,国家提出要尽快尽早发展我国的橡胶事业。“橡胶北移”科技攻关项目应时而生。
危机之时,我国植物分类学奠基人、著名植物学家、时任中国科学院华南植物研究所所长的陈焕镛院士以及一批科学家急国家之所急,迅速开展了以橡胶资源调查为主的华南热带生物资源综合利用项目。据记载,1951年起,华南植物园就开始橡胶树的研究考察、采种育苗工作。1960年,老一辈科研人员郭俊彦、林植芳、刘鸿先、唐友林、孙桂芬、何其敏、梁志贤等克服重重困难,勇挑重担,参与国家部署的重点研究项目,开展了三叶橡胶树抗寒生理研究工作,明确了橡胶树各器官和组织的低温致死的敏感温度和持续时间,阐明了低温对橡胶树的伤害机理,为热带经济作物三叶橡胶树的北移种植提供了科学依据。
经过多年的努力,越过国际公认的该技术传统的“禁区”,成功在我国北纬18°~24°地区内大面积种植橡胶树,首次证实了橡胶可在纬度稍高的北回归线以南的亚热带地区生长,创造了世界橡胶树栽培史上的奇迹。
1982年,“橡胶树在北纬18°~24°大面积种植技术”获国家发明一等奖,华南植物研究所是主要获奖单位之一。一系列相关研究,不仅在学术上揭示了橡胶抗寒生理等问题,而且使我国的橡胶产量由此得以大幅度提升,从根本上缓解了我国橡胶资源紧缺的问题。
至1990年底,全国栽培面积达901万亩,在全世界41个种植橡胶国家中,产量名列第五位。
创新:
选育国内首个特二级米质的杂交稻品种
1951年,陈焕镛率中国科学院第一个植物学代表团出席在印度新德里召开的“南亚栽培植物起源”的学术讨论会。陈焕镛在演讲中除了谈水稻的起源外,还针对现代农业不施有机肥的弊端,介绍中国传统农业施用农家肥,长期维持地力的经验,受到与会者的赞赏。
而中国科学院华南植物园(所)的梁承邺研究员,则是我国最早开始研究杂交水稻的科学家之一。早在上世纪70年代早期,他就参加水稻杂种优势利用的全国攻关,同时担任原广东省水稻杂种优势利用协作组的组长。梁承邺领导的协作组与湖南、江西等一起最早实现了籼型杂交水稻的三系配套,并选育出了一批具有生产价值的强优势杂交组合,为杂种优势在生产上的成功利用,做出了不可磨灭的贡献。梁承邺因此而成为国家特等发明奖的主要获奖者之一,华南植物园也因此成为国家特等发明奖的主要获奖单位之一。
此外,为了顺应我国水稻生产发展的需求和贯彻科学院开门办所的方针,应用植物生理学的理论总结水稻丰产经验,中国科学院华南植物园研究员郭俊彦教授在上世纪60年代和70年代,两次组织生理室科技人员在广东的水稻高产地区南海大沥公社和顺德北村等地,与当地农民结合共同设点进行大田实验,从光合作用、施肥量与方式、分蘖数及群体发育的数学分析等角度研究水稻高产的生理基础。1995年,华南植物园又成功选育出了我国杂交水稻品种上第一个米质属特二级的杂交稻品种——博优210(特一级为最高),高产且符合国际稻米市场的要求。它的选育成功,开创了优质高产杂交水稻选育的先河。
中国科学院华南植物园张明永研究员告诉记者,2011年选育出的植优523同时高抗稻瘟病和白叶枯病,而且丰产性好,适合在广东省中南和西南稻作区的平原地区进行早、晚造种植,累计推广面积超过二百万亩。“近年参与育成的泰优203通过国家审定,E两优532和1070优203正参加长江中下游稻区国家水稻新品种区试。”据张明永介绍,为了适应广东省大力发展优质丝苗米的产业特点,大力开展精准分子设计的丝苗米研究,选育出的“五香丝苗”“科番香丝苗”等多个品种已通过农业部新品种保护权申请,正在参加广东及湖北省农作物品种区试。其中五香丝苗已完成广东省区试,丰产性好,米质佳,可同时抗白叶枯病和稻瘟病且已转让给明天种业公司。
推广:
率先完成“香蕉试管苗”工厂化生产
中国科学院华南植物园(所)是国内最早开展应用植物组织培养技术进行香蕉组培苗研究、开发与推广的科研单位之一,1985年初就组建了香蕉组培中心,并以科研生产联合体的方式在新会合作建立了国内第一家香蕉组培苗工厂,选育了威廉斯、8818#、泰国B9等优质高产香蕉品种,推动了国内香蕉组培苗及香蕉产业的革命性发展。
试管苗又称为组培苗,就是经过组织培养得来的种苗。所谓组培,就是利用植物细胞全能性的特点,在无菌的条件下利用植物的某个器官或组织,通过特制的培养基培育,使其生长成为一个完整的植物,也就是我们经常听到的克隆。据了解,上世纪80年代后期,曾碧露研究员率领的研究团队率先完成香蕉试管苗工厂化生产技术的研制,实现我国植物组织培养苗工厂化生产,填补了国内这一空白。同时在原广东省科委的支持下,共同在新会市建成了年产2000万株苗的植物种苗生产工厂,带动了广东省和全国果树花卉及观赏植物试管苗产业的建立,产生了巨大的社会与经济效益。
据统计,华南植物园的植物遗传学方面的研究曾获得省部级以上科研成果奖10多项,不但水稻抗胡麻叶斑病和细胞质雄性不育(CMS)突变体的获得在国际上均属首例,试管苗工厂化生产技术在香蕉上的应用也处于国内领先地位。“香蕉组织培养加速繁殖及种苗商品化生产技术的研究”获得了国家星火计划奖等5项成果奖。
中国科学院华南植物园陈国华高级工程师透露,目前国内香蕉种植面积超600万亩,基本上采用了脱毒香蕉组培苗种植。近年来,由于香蕉枯萎病的影响,香蕉种植区域也从传统种植区向我国华南五省以及东南亚新区发展,华南植物园也开展了香蕉抗病等方面的研究与品种推广,为香蕉产业的持续稳定发展提供了技术支撑。
然而在香蕉组培苗推广初期,很多蕉农不相信香蕉组培苗,让陈国华感受最深刻的是1988年的春天。“我们去当时的番禺新垦镇14涌一个20亩的香蕉基地做试验,把10厘米左右的香蕉组培苗杯苗拿去试种。当时的蕉农都说那么小的香蕉苗啥时候能结果,我说做了种植试验年底前可以采收,可是蕉农们都不相信。后来到了11月份,香蕉组培苗试验基地的香蕉真的可以采收了,而且产量比传统的香蕉吸芽苗足足提高了30%,收购价也提高了30%。”付出的努力并没有白费,他说,正是因为蕉农见证了事实,于是对香蕉组培苗开始接受,从此香蕉组培苗的应用越来越广,也如此推动了香蕉组培产业和香蕉产业的革命性飞跃发展。
未来香蕉产业发展的关键,在于“香蕉新品种研究培育”及“配套创新栽培技术与模式”两个方面,香蕉育繁推一体化技术体系集成是重要方向。“必须持续加大科技投入和创新,为香蕉产业的健康可持续发展提供源源不断的科技支持。”对于我国香蕉产业的未来,陈国华充满信心。
三棵见证历史的橡胶树
说起橡胶树北移的研究,今年已79岁高龄的陈忠毅研究员记忆犹新。1965年,陈忠毅从复旦大学毕业分配到华南植物研究所植物分类研究室工作,那几年植物生理研究室对橡胶北移的研究工作正紧张进行中。他回忆道:“1951年底至1952年初,中山大学植物农林研究所(华南植物园的前身)接受中央林业部的委托,派出著名植物学家蒋英教授,带领高蕴璋等科研人员前往粤西等地对开展橡胶研究进行考察,为发展橡胶树的种植提供宝贵的科学资料。当时中央林业部从全国十多所大学和科研单位动员大批农林、生物、土壤、园艺、植保等专业的专家及师生,到粤西、海南、广西,对发展橡胶种植进行大范围的勘察、测量与设计工作。我所的吴印禅教授和陈少卿、贾良智等也参与了此项工作。”
陈忠毅还告诉记者:“橡胶树的越冬抗寒是橡胶北移最关键问题。经过十多年的努力,通过对生理学方面的呼吸代谢、物质代谢、细胞生理,以及不同抗寒力橡胶树的比较生理研究和提高扰寒力措施的研究等,建立了一套适于进行抗寒和寒害研究的生理生化和细胞生理方法,明确指出橡胶树的抗寒性与其在越冬期前后的生长状态和生理特性有关,为橡胶树的北移提供了理论依据。”
在华南植物园的科研区内,还留存着1960年种下的三棵橡胶树,经历了六十多年风雨,如今最高一棵已高达20多米,胸径60厘米。陈忠毅告诉记者,当时课题组有实验田,种植了不少橡胶树,开展采样和观察研究。现在只剩下这三棵还没有割过胶的橡胶树一直高耸至今,这既是时代的留存,也是历史的见证。