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“小作物”也能有“大作为”——记北京市农林科学院科研领军人物

时间:2012-11-02 09:11来源: 作者:收藏
  他们同是60后,同姓张。

  他们一个是男人,却与娇嫩欲滴的樱桃打上了交道;一个是温柔女子,却与人们餐桌上最平常不过的大白菜结下了缘分。

  他们在农业科研的道路上,都选择了不起眼的小作物,但用高科技的力量彻底改变了它们。

  他们像所有为农业科技服务的人一样,做的也是为耕者谋利、为食者造福的事儿。

  他们就是北京市农林科学院林果所副所长、樱桃育种专家张开春和蔬菜研究中心育种部首席专家张凤兰。

  张开春:把樱桃引入高科技领域的“领路人”

  无论是诗人白居易的“含桃最说出东吴,香色鲜农气味殊”,还是一代君王李世民的“朱颜含远目,翠色影长津。乔柯啭娇身,低枝映美人”,讲的都是樱桃。

  古人赞美樱桃的外貌和滋味,而张开春除了赞美之外,还是一个以樱桃为事业的人,并且是国内把生物技术引入樱桃育种的领路人。

  “不用去办公室了,您直接到实验室来吧,我们大家在看樱桃呢?”挂了电话,记者来到了林果所樱桃研究室。张开春正和同事们对今年的几种樱桃早熟优株和优系进行园艺性状测定。

  你要是觉得这就是他们研究的全部,那就错了。请到隔壁看看,DNA测序装置,分子检测仪器……完全是一个五脏俱全的分子实验室。15年的时间,让这些高科技的器材彻底提升了樱桃的研究水平,这才是让张开春为之自豪的。

  1997年,博士毕业的张开春来到了北京农科院林果所,他所研究的果树学方向正是生物技术辅助果树育种。

  “生物技术运用于果树研究相对其他作物研究起步较晚,当时全所研究生物技术育种的人一共就3个,很多人对我们不以为然,‘几个刚从学校里出来的学生能做什么’,这是经常听到的对我的评价。”回忆当时的误解,张开春从未在意,也是源自对自己所学的自信。

  生物技术在这样的环境下能做什么?成了张开春首先想搞清楚的问题。

  “学校的研究往往是针对单一的材料,研究最终会产生什么效用,我们不知道,因为学校离生产实践太远,很多是为研究而研究;而研究所不同,研究的东西不管多高深,最终一定要服务于生产实践。”

  知道了自己该做什么,说干就干,几个年轻人对着几台古怪的机器在别人异样的眼光下开动了起来。

  病毒危害是果树生产过程中的重要敌人。张开春第一个让老专家们刮目相看的成果就是“RT-PCR分子检测体系”的建立,这一技术现在已经广泛应用于果树无病毒化生产检测。他在国内率先建立了生产中危害严重的苹果、葡萄等几种果树病毒的检测体系,是传统的检测技术灵敏度的8000多倍。

  一鼓作气,张开春和同事们又建立了苹果、梨、桃、葡萄、樱桃等主要栽培品种的DNA指纹图谱数据库,在品种纯度和真伪鉴定方面效果明显。

  “嘿,大家一下子觉得有点意思,各个课题组纷纷建立自己的分子实验室,生物技术辅助育种开始成为研究的香饽饽。”张开春讲到这里喜出望外,发自内心的笑出声来。

  然而,这时他面临一个选择,要么选择一个树种作为专业继续做生物技术辅助育种研究,要么自起炉灶。

  “不是我选择了研究樱桃,是樱桃选择了我”,张开春坦然地说。当时林果所在桃、杏、葡萄等主要果树品种选育方面研究实力在北京乃至全国都算翘楚,可是从来没有人专门研究过樱桃,最早的樱桃资源还是张开春当时为了做DNA指纹库而获得的。

  “领导说,要不你来把樱桃做起来吧,它的种植起来效益很好,把它的科技含量提高了,能发挥很大的实际功用”,就这样,樱桃“选择”了张开春,那是在2000年,张开春全面转向研究生物技术辅助樱桃种植和育种研究。

  樱桃像大多数果树一样,属于自交不可育的类型,这一性状由一对S等位基因控制,一个品种的一对S基因只有与另一个具有不完全相同S基因型的樱桃品种授粉才能够结果实。过去的办法是把两棵树的花粉分别取出,人工授粉后把樱桃花套在袋子里做授粉实验,第一个品种不行,就接着做第二个,循环往复,直到找到可相互授粉的品种,相当费时费力。

  “现在,这一问题只要用我们总结的这两个表就能立刻解决了,摸清了规律,就不用再一一实验了。通过参与这个课题的研究,我指导的两个博士和一个硕士都顺利毕业了,可想这里面的科技含量之高。”张开春晃着手中的两张表格说。

  张开春带着学生花了大量的精力为国内几乎所有的常见主栽樱桃品种进行了S基因鉴定,把他们划分为18个不同的基因型,不同基因型的品种只要花期相遇就能相互授粉。

  “像查字典一样简单,几乎全国研究樱桃的人和种植樱桃的企业都可以用这个东西”,张开春开心地说,“果农虽然不知道什么是基因型,但是他们知道从表格里面看同一行里的品种不能相互授粉,就结不了果,一目了然,你说省了多少麻烦”。

  “我们努力10多年的最大成果马上就要实现了”,走在林果所的试验田里,他兴奋地指着一棵结满了果实的樱桃树对记者说,“这个品种叫‘香泉1号’,已经通过了品种鉴定初审,如果最终通过的话,就是我国第一个通过DNA辅助育种培育出的自交可育的樱桃品种。”

  这意味着免除授粉树的配置和人工授粉等繁复的工序,就能实现规模化经营和标准化管理,提高抵御气候变化的能力,保障稳产和高产,甚至可以满足樱桃庭院种植的需要,只种一棵,不需要授粉树”。

  这一切都要归功于他们通过创新自交亲和樱桃种质,所获得自交亲和基因S4’S4’纯合的种质,它可以为自交亲和育种提供中间亲本,任何品种与其杂交,其后代将全部具有自交亲和特性。

  “樱桃虽然是个小树种,但研究起来很快乐,尤其是果农觉得你的技术有用的时候,主动打电话欢迎我们用新技术去他们的地里做试验,这都是因为信任”,张开春谈到研究樱桃15年的最大快乐时这样感慨。

  张凤兰:用高科技改造白菜的“传承者”

  “我当了一辈子农民,还用你专门去学怎么种地么?”30年过去了,张凤兰还是清楚地记得当父亲得知自己要去读山东农大时说的话。她是全班唯一一个考上大学的女生,也是唯一选择学农业的。

  张凤兰是个目标明确的人。1987年,从江苏农学院硕士毕业,她获得了导师写给北京三家农业科研单位的推荐信,三家都回信愿意接收,其中有国家级院所,但她还是选择了北京农科院。

  “因为当时蔬菜中心有很多国际合作项目和出国交流机会”,张凤兰坚定地做出选择。

  可能唯一出乎张凤兰计划的,是她会和白菜打近30年交道。

  刚到北京市农林科学院,新来的学生被分配到各个课题组实习,再决定自己的研究方向。

  “没想到我第一个去的就是大白菜课题组,一个月后,当时的课题带头人徐家炳老师说,你就留这儿吧”,看到徐老师如此器重,有山东人爽朗性格的张凤兰一口答应,一个承诺,就让她坚持到现在。

  到农科院第三年,她终于等到梦寐以求的出国“长见识”的机会,被派往日本农林水产省野菜茶叶试验场,进修十字花科蔬菜遗传育种。

  “确实被当时日本的蔬菜育种水平震撼到了,他们研究的系统性和科学性,研究思路和手段的先进程度,都是我前所未见的”,初到日本,就让张凤兰感受到巨大的差距。

  在日本的一年,她在有限的时间里,向日本同行学习抗病育种技术,发表了7篇研究论文,都是针对当时国内研究的现实问题提出的解决方法。

  一年后,张凤兰回到北京。人虽然回来了,但是她知道1年的时间不够,远没有学到她想要的东西。

  1995年,她又一次坐上了飞往日本的飞机,这次目的地是国立岩手大学,她获得了日本文部省全额奖学金,毅然选择了当时最前沿的生物资源科学学科,以植物育种作为研究方向。

  这4年发生在张凤兰身上的故事,就像所有的日本留学生一样,被日本人的勤奋、刻苦、忍耐影响着,没日没夜地泡在实验室里搞研究。然而此时,生物技术在蔬菜育种方面的应用在国内还相当落后。

  1999年在张凤兰即将获得博士学位,丈夫也正在同所大学读书,孩子已经逐渐适应了日本生活的时候,她接到了课题组主任徐家炳的一封信,希望她尽快回国工作。

  “如果我不回来,也不会有任何人说我忘恩负义,因为当时的社会环境是,回来的才是少数,留在日本反而是理所当然”,她回忆。

  毕业前,一次回国在农科院做报告的机会,她的所见,让她最终决定回来。

  “当时课题组第一代主持人陶国华早已退休,第二代主任徐家炳也马上到退休年龄,面临青黄不接的局面”,1999年,大白菜课题组处在新老交替的时代,迫切需要一位了解国内外白菜研究状况和方向的带头人,领导们把希望放在张凤兰的身上。

  这一年张凤兰只有35岁,她带着还没读小学的女儿回到了北京,挑起课题组主持人的重任,丈夫继续留在日本完成学业。

  “最后想通了,实际上在哪里做科研都一样,既然这里更需要我,又是当初给我机会的地方,为什么不回来呢?”她这样描述当时回国的心境。

  怎样运用所学继续保住这一经历了三代人的事业,并且做好这份事业?成为张凤兰必须面对的问题。

  “不谦虚的说,现在我们的白菜品种在北京市场占有率达80%,华北地区是35%,全国也有15%左右”,谈起自己和同事们付出了艰辛的成果,她自信地说。

  作为第三代课题主持人,张凤兰是一个“传承者”;然而,对于她所引入的生物技术辅助白菜育种而言,她却是一个“开创者”。

  大白菜自交不亲和材料低成本大量繁殖技术、细胞质雄性不育育种技术、细胞工程及转基因技术、白菜永久高密度分子连锁图谱的构建、分子标记辅助育种……这些外行看了云里雾里的名称,让曾经在国内白菜育种方面具有重要地位的北京农科院蔬菜中心再一次成为国内外同行瞩目的焦点。

  “我们做的所有研究都是面向生产的,就拿一个分子标记辅助选择进行抗病育种的研究来说,就是通过分子标记的方式,在白菜还是幼苗时,就可以筛选出抗病或感病的植株;而常规育种必须要经历漫长的生长周期,才能获得鉴定结果,还受到气候影响造成结果不准确,等知道原因了,菜农损失已经造成”,在张凤兰看来,先进的生物技术给白菜育种研究带来了新的途径,但科研解决实际问题这一宗旨始终没变。

  当前,白菜课题组已经成为全国顶尖的白菜育种团队,育成审定的大白菜品种40多个,种子畅销全国,大白菜和小白菜育种水平及其产业化规模居国内领先,2011年种子销售量突破70万斤,销售额突破2800万元,国内同行业产业化规模第一。

  每年春天,对她和团队来说是最为忙碌的,三个月里在北京的时间不超过20天。

  “刚从意大利回来,算是这个研究周期快结束了”,她终于松了口气。

  课题组在国内有8个种子生产基地,一个生产周期里,每个基地都要分别去三次,有时刚回来就又打包出发,对各地种植情况做研究分析和技术指导。

  从去年开始,由于国内种子生产人力成本提高,课题组开始与意大利公司合作在当地建立种子繁育基地,他们又多了一个地方要奔波。

  “这次去意大利,看到很多日本和韩国的同行也在那里做生产,又见识到了他们的新技术,了解到一些新的研究方向,我们还是存在差距”,对于课题组的发展,张凤兰始终居安思危,明白前人交给她的重任,自己必须坚守;踏实做事的科研信念,自己必须传承。

 

(文章来源:中国科技网,作者:吴晋娜)

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