破译植物生长潜能密码的人

来源 :中国果菜 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangbao_2002
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  1994年,美国科学家A.G吉尔曼M.罗德贝尔发现了G蛋白及其在细胞中的传导信息的作用,这个重大发现轰动了国际生物界,因此获得了当年的诺贝尔生物奖。这项发明的重大意义在于它揭示了G蛋白接受外部信号物质,激活生物次生代谢物质在细胞间传递的途径。
  什么是生物的次生代谢物质?,它对我们的生活有什么现实的意义呢?
  次生代谢过程被认为是植物在长期进化中对生态环境适应的结果。它在协调植物与生态环境的关系中充当着重要的角色。
  通俗的讲:植物在受到病原微生物的侵染后,会产生并大量积累次生代谢产物,以增强自身的免疫力和抵抗力。植物次生代谢途径在植物体内或细胞中并不全部开放,而是定位于某一器官、组织、细胞或细胞器中并受到独立的调控。它们是细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子化合物,其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。如果能够找到一种物质激活它,植物就会产生出巨大的潜能,就会表现出高抗病性、抗涝、抗旱和抵御外界极端环境的能力,从而起到优质高产的作用。
  但是,植物的次生代谢物质有上万种,它们对植物的作用有的已经探明,有的仍然是未知的,究竟哪一种信号物质可以和植物的次生代谢物质相匹配,可以达到我们所需要的高抗病性、抗冻、抗涝、抗旱的特性呢?
  这个神秘的信号物质是什么?多年来,各国科学家都在努力的探索,却一直没有破解。今天,鲁虹农业科技的首席科学家韩立本揭开了它神秘的面纱。
  
  一、“我是农民的儿子,就想为农民和中国的农业做点实事。”
  
  一句朴实的话,道出了韩立本几十年如一日不图名利、默默做研究的动力之源。
  韩立本,1959~1965年毕业于北京大学生物系,毕业后,韩立本以研究成果能为现实生活带来实效为乐,始终站在生物科技研究的第一线,醉心于各种试验和研究:1970年,为我国红霉素的菌种培植和工业化生产做出了重大贡献;1980年,开发、设计了山东省第一条复合肥生产线并顺利投产;1982年,突破国外的技术封锁,成功研制了涕灭威产品并投入生产、使用;1987年,他和他北大的老师共同承担了国家自然科学基金会“对虾饵料研究”项目,获得国家教委科技进步一等奖,1994年,他研制的“棉籽粕脱毒技术”获得国家专利。利用这项专利技术,可使每公斤棉籽粕中游离棉酚的含量降到几十甚至十几毫克,远低于联合国世界粮农组织每公斤400毫克的标准,而使用成本只有80元/吨。这项技术,在国内外引起了巨大轰动,《大众日报》、《人民日报》纷纷给予报道。闻讯而来的一家美国棉花公司希望出巨资买断这项技术,被韩立本断然拒绝。如今,这项专利技术依然使我国的棉籽粕脱毒技术领先于世界,但韩立本却与发财失之交臂,可他并不后悔,因为他认为,好技术应服务于农业尤其是中国农业,一旦被买断,受惠面可能大大减少。
   二、“好技术应服务于农业尤其是中国农业”
   1994年,美国科学家A.G吉尔曼M.罗德贝尔发现了G蛋白及其在细胞中传导信息的作用。这一发现,具体化了细胞间、细胞内的信号传递途径和机理,向人类打开了开启生物次生代谢基因的大门,因此获得了当年的诺贝尔生物奖。
  然而韩立本痛心地看到,这一成就长久以来被植物研究领域的人们忙于应用在两件事上:一是转基因育种,二是研究次生代谢产生的物质。事实证明,转基因育种没那么简单,因为任何物质性状的改变,绝非靠转移一两个基因就能实现,转移后的基因与原基因的相互关系如何,是否会引起其他变化也不可知,因此转基因作物对生态环境和人类健康的影响是存在争议的。至于次生代谢产生的物质,现已发现近万种,但这些发现只能表明植物的次生代谢是个宝库,还远没有被利用起来为人类服务。
  在韩立本看来,这些研究,没有发挥G蛋白成就的现实作用,要真正实现其为农业服务的目标,必须为这一成就寻找全新的研究方向。简单的说,就是借作物某些次生代谢途径的开启,来激发作物的生命潜能。韩立本认为,“激发作物的生命潜能”是最环保、最有效、最安全的农作物增产方式,一旦这个课题被攻克,就意味着农作物能在少用农药和化肥的情况下,健康成长,提高产量和品质,也就意味着国人吃饱、“菜篮子”安全、环境污染、农业可持续发展等问题,全都能迎刃而解。这对我国农业的意义太重要了,所以他要继续研究下去,再苦再累都要坚持!
  
   三、“再苦再累都要坚持”
  
  在上万种物质中找到能按人类的需要开启作物某种次生代谢基因的信号物质,并找到与之匹配的信使物质,无疑是项艰苦的工作,需要进行大量的试验对比和研究,年过花甲的老人为此投入了全部的精力和热情,而且一坚持就是近十年。
  每天,韩立本在租借的实验室里与各种仪器和试剂打交道的时间长达十几个小时,长期超负荷的工作,使他的视力急剧下降,一只眼睛的裸视力仅0.2。期间,还遭遇了科研经费不足的困难,他不仅搭进了自己的退休工资,还搭进了他几十年的科研奖金和积蓄。
  功夫不负有心人,终于有一天,他发现正在试验的几种物质给植物的根系带去了异常反应,这让他看到了成功的曙光,并为此兴奋不已。因为他深知,根并不仅仅是作物吸水、吸肥的器官,其作用直到现在都未被人们完全认识:根是许多产物的合成器官,包括作物自身需要的氨基酸、有机酸、生长素、抗生素等,即使吸收营养,也需要根先合成某些有机酸,再同土壤的交换态矿物质进行交换,才能达到吸收的目的。根是防御土传病害的重要器官,可分泌驱杀病菌和害虫的物质;根有调节和维持根际微生态平衡的重要功能,使作物同土壤环境建立互相依存、相互制约的关系,它懂得从土壤中千千万万的微生物中选择有益菌共生,而把有害菌的危害限制到最低,从而实现生态平衡。由此可见,根系发达对作物有重要的意义,能使作物在恶劣的环境,如严重的旱灾、涝灾中,建立起自身抵抗体系。
  在实验室取得初步成果后,韩立本大胆创新,将实验结果应用到了肥料配方里,这就是鲁虹111系列产品的雏形——“全营养生态肥”,它于2007年9月,被授予国家发明专利。因为实验与现实总是有很大的差距,这些信号物质及与之匹配的信使物质被加入肥料的配方后,能否取得同实验室里一样的功效,必须在真实的环境中,通过大面积的使用来验证。为此,他深入田间地头,邀请农民参与自己的试验,并自费为试验结果作担保,如果试验失败,他负责赔偿农民的所有损失。许多农民被他的真诚及做实事的精神所打动,纷纷参与到他的试验中。
  在山东济宁鱼屯镇,韩立本带着自己的产品随济宁市的科技下乡服务团下乡服务,热情的农民将他团团围住,听他讲解在作物上的使用和方法,三四个小时都不肯离去。第二年,六 个曾用过他产品的农民,结伴骑着自行车到济宁找他,每个人都在他那里买了足够使用一年的产品。对这一行动的解释,他们只有一句话:用这个产品,水稻没病,不用打药,产量也高。
  济宁北郊时庄,发展草莓种植有十几年的历史,可当地老百姓都觉得这草莓越种越没有味道,连自家的孩子都不愿吃。可是使用他的产品后,草莓的品质有了很大的改观,不仅可以提前采摘上市,浓郁的草莓香味又回来了。
  2005年,在菏泽巨野,一场大水,让许多棉农的希望化为泡影。棉田中的积水一尺多深,多数泡在水里的棉花烂根涝死了,惟独用过他产品的棉田,依然青枝绿叶,花盖顶,棉桃绽放,在一片枯萎烂根的棉田中,格外显眼。看到此景的乡干部给济宁市负责农业的领导反映了这个情况,市领导带着农业局、科技局的专家干部来到这里实地查看,随机抽查了三棵棉花,每棵棉花平均有78个桃。若按每亩地2000棵的密度,每棵结桃70个,每个桃重5克来估算,产量可达700公斤。在这么严重的灾害情况下,还能有这么好的产量,确实不可思议。当时济宁市随即向时任山东省省长的韩寓群写信反映,韩寓群省长很快就批示,要求指导大力推广这一产品。
  巨野县一位老农,试着将产品用在了自己种的大蒜上,结果他种的大蒜,直径都达到6厘米以上,当年大蒜的收入使他的腰包一下子鼓了起来。他决定要当面感谢韩立本这个发明人,感谢他研发出了这么好的产品,让自己和乡亲们得到了实惠。于是,他先后三次奔赴济宁,到处打听韩立本的住处,直到临近中秋,才如愿见到了他所敬重的人。手捧老农带来的四斤月饼,听着他感谢的话语,回想四处传回的好消息,韩立本倍受鼓舞,一生做研究的他,因此想到了办企业,只为让这个发明成果顺利转化为产业,让更多的人用上,使更大面积的土地和作物受益。
  
  四、“让更多的农民受益,为子孙后代留下一片净土”
  
  韩立本满腔热情投资开厂生产他的专利产品,并为产品注册了“鲁虹”的商标。但科技产业化也不是件容易的事,尤其对韩立本这样不谙商道的科研工作者,更是难上加难。就在他的企业举步维艰,实现理想的希望变得渺茫之时,他的故事和精神感动了投资者,愿意出钱、出力,和他共同完成他的理想。
  有了资金支持,韩立本带领鲁虹农科的研发团队奋战多年,系列化了“全营养生态肥”,形成改良型、拌种型、功能型、通用型4大系列,20多个品种的系列生态肥。
  为了使更大面积的土地和作物受益,就必须拿出更有说服力的实验数据。于是,鲁虹系列产品被送到中科院、省、自治区农科院、北大生命科学院、隆平高科等十多家国家级科研院所做试验。结果表明,鲁虹系列产品能提高种子的出芽率、幼苗及嫁接的存活率,对作物的生长、发育有明显促进作用,抗逆、抗重茬、抗衰老、抗病虫害的能力大大增加,增产幅度平均20%以上。
  增产、增收效果趴北大生命科学院的试验报告为例:杭椒实验组比对照组提前7天摘果,增产比率37.5%,扣除购买产品费用后的每亩净增收1600.80元,黄瓜实验组比对照组延缓衰老15天,在此15天内所结之果不计人的前提下,增产比率23.5%,每亩净增收1493.40元。
  优质、高产效果以贵州茶叶研究所的实验报告为例:鲁虹产品可以使茶叶产量增加50%,茶叶中氨基酸的含量增加20%,百叶重增加56%,鲜叶重增加25~50%。
  中科院的试验表明:鲁虹产品可大大提高植物的光合速率,东北农科院大豆研究所的实验报告表明:鲁虹产品可提高作物的光饱和点,即意味着光合利用率的提高。提高光合速率,提高作物的光饱和点,就是激发作物实现光合作用的潜能。作物光合作用的能力增强了,其获得的光合产物就增多了,也就是说,在相同环境下,获得的养分就比普通作物多。这是令作物强壮与增产的重要因素之一。
  北京大学生命科学院和济宁农科院的试验报告均表明:鲁虹产品对作物根系的促进作用非常显著。这是令作物强壮与增产的另一重要因素。
  当这些实验报告列出的对照数据和图片在韩立本和他的伙伴们面前呈现时,大家真是不敢相信自己的眼睛。平均20%的增产,就算这个数字再打个对折,增产10%,也意味着可以增加10%的耕地面积,这对人多地少的中国来说,意义是多么重大。而作物抗逆、抗病性强,就会减少农药用量,对改善人类生存环境和减少农药残留危害,是积极的。
  根据鲁虹产品的这些特点,大家又为系列产品取了个更贴切的名字——“鲁虹111”。代表着它在抗病、高产、改善品质方面都是一流的,也暗示着鲁虹农科争创生态肥料第一的决心和信心。
  在经历了2008年末2009年初的特大冻旱灾害中,各地用过鲁虹111产品拌种的小麦苗全,苗壮,苗绿,长势良好。“鲁虹111”系列产品的功效得到了更为广泛的认可,山东省农业厅特别为“鲁虹111”出据了鉴定报告。报告中写道:“鲁虹111”是一类新型植物生长促进剂,是以“激发作物的生命潜能”为理念而研发成功的,具有特殊功能因子,能激发作物生命潜能,提高光合作用速率,促进生殖生长,增强抗病抗逆能力,双向调节,控制徒长,减少农药污染和残留,全面平衡营养,促进作物根系发育,提高作物主动吸肥能力,防治缺素和重茬病害,增产增收,是一种绿色环保的新型植物生长促进剂。
  韩立本越来越兴奋了,因为“鲁虹111”这支用十年多时间打造的利剑,正在开凿他梦想的道路。相信,在不久的将来,“鲁虹111”定会将和它的名字一样,为中国农业的发展,开启一个新的天地。
  编后语:提高作物产量,改善作物品质,增强作物的抗病性,是每一个农业科技人员共同追求的目标。前不久,国务院总理温家宝主持召开的国务院常务会议,讨论并原则通过了《全国新增1000亿斤粮食生产能力规划(2009——2020)》。会议指出,粮食安全始终是治国安邦的头等大事,必须坚持立足国内实现粮食基本自给的方针,建立粮食生产持续稳定的长效机制,保护和调动农民种粮积极性,科技人员创新积极性、地方政府抓粮积极性,着力提高土地产出率,资源利用率和劳动生产率,增强粮食综合生产能力和抗风险能力,确保国家俩粮食安全。“鲁虹111”在全国各地的试验结果表明,可以大幅度的提高粮食产量,减轻农民的种粮成本,提高农民的种粮积极性。希望各级农业部门大力推广,落实好规划要求,确保粮食产量逐年稳定增加。
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