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大山深處的綠色豐碑
——記南京林業(yè)大學(xué)林木遺傳育種團(tuán)隊(duì)六十年接力創(chuàng)新
閩水泱泱,武夷環(huán)翠。在福建省洋口國(guó)有林場(chǎng)杉木第4代種子園內(nèi),南京林業(yè)大學(xué)的杉木育種科研工作者正和林場(chǎng)職工忙著嫁接杉木。今年的這個(gè)夏天,對(duì)他們有著特別的意義!澳狭趾透=ǖ纳寄居N長(zhǎng)期合作項(xiàng)目,于2016年完成了第三代遺傳改良,啟動(dòng)了以速生、優(yōu)質(zhì)和抗逆為主要目標(biāo)的杉木第四代遺傳改良研究。而今,我們正在建設(shè)的是我國(guó)杉木第四代育種試驗(yàn)的第一個(gè)種子園,也是國(guó)際上第一個(gè)杉木第四代種子園!蹦暇┝謽I(yè)大學(xué)杉木育種專(zhuān)家施季森說(shuō)。
杉木是世界人工栽培歷史最悠久、人工栽培面積最廣的針葉用材林樹(shù)種,在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中一直發(fā)揮著重要作用。2019年國(guó)家第九次森林資源清查結(jié)果顯示,杉木林面積和立木蓄積均位居我國(guó)人工林樹(shù)種的第一位,以人工林20%左右的面積,提供了25%左右人工林生產(chǎn)的木材,為國(guó)家的木材供應(yīng)安全和生態(tài)安全提供了重要支撐。
地處深山、名不見(jiàn)經(jīng)傳的國(guó)有林場(chǎng),“散養(yǎng)”在閩北大地、司空見(jiàn)慣的杉木樹(shù)種,因?yàn)橐恢Э蒲袌F(tuán)隊(duì)60余年接力不輟的奮斗,成就了一段堅(jiān)守初心、科研報(bào)國(guó)的“綠色佳話”,在大山深處矗立起一座綠色的豐碑。
中國(guó)人要有自己的林木種業(yè)
20世紀(jì)50年代,一場(chǎng)向荒山野嶺宣戰(zhàn)、“綠化祖國(guó)”的戰(zhàn)斗打響,急需一批綜合性的國(guó)有試驗(yàn)示范林場(chǎng)探路。1955年,經(jīng)過(guò)勘測(cè)選址和多方比較,福建省林業(yè)廳最終確定將閩北地區(qū)綜合性國(guó)營(yíng)林場(chǎng)場(chǎng)址選定在順昌縣洋口鎮(zhèn)道坪村。從此,第一代洋口林場(chǎng)人懷抱著“一顆紅心一雙手,自力更生樣樣有”的初心白手起家,劈草煉山、整地造林。
林場(chǎng)種植的主要樹(shù)種以杉木為主,這是我國(guó)南方特有的重要針葉用材樹(shù)種。沿襲林農(nóng)們一直以來(lái)“有種就撒、有苗就栽”的粗放造林方式,林場(chǎng)職工們發(fā)現(xiàn),他們滿懷激情造的林子,其中一部分長(zhǎng)得很慢,用土話講叫“小老頭樹(shù)”。營(yíng)林實(shí)踐使他們意識(shí)到,好林還得靠好種好苗!培育杉木“好種好苗”,育成速生優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)“好林”,成為他們最迫切的期待。
此時(shí),圍繞新中國(guó)建設(shè)第一個(gè)五年計(jì)劃中“綠化祖國(guó)”的目標(biāo),全國(guó)迅速行動(dòng)起來(lái)。林木遺傳育種教授葉培忠,作為我國(guó)林木遺傳育種學(xué)科的開(kāi)創(chuàng)人和奠基者,也在思考著林木育種如何服務(wù)于“綠化祖國(guó)”偉大工程,服務(wù)于基層林業(yè)發(fā)展需要,組織力量開(kāi)展我國(guó)南方山區(qū)廣泛栽培的杉木良種選育,建立種子園繁育良種的研究項(xiàng)目,便成為他團(tuán)隊(duì)的首選研究目標(biāo)。
種子園是以生產(chǎn)優(yōu)良遺傳品質(zhì)和播種品質(zhì)種子為目的的特種人工林。歐洲早在19世紀(jì)80年代就有創(chuàng)建無(wú)性系種子園的記錄。在20世紀(jì)50年代的中國(guó),還沒(méi)有一個(gè)真正現(xiàn)代意義上的種子園。
1954年,在參加由學(xué)校組織的福建森林調(diào)查時(shí),葉培忠意外地發(fā)現(xiàn),和其他樹(shù)木相比,這里的杉木有40%的速度生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì),但是當(dāng)?shù)卮址诺脑炝帜J,造成杉木林分品質(zhì)低,生長(zhǎng)緩慢。于是,他提出培養(yǎng)林木育種的人才隊(duì)伍,用現(xiàn)代遺傳學(xué)理論對(duì)杉木生長(zhǎng)量進(jìn)行遺傳改良,建立起中國(guó)人自己的杉木良種生產(chǎn)種子園,實(shí)現(xiàn)全國(guó)杉木林的速生豐產(chǎn),以實(shí)際行動(dòng)支援國(guó)家建設(shè)。
1959年,南京林學(xué)院(南京林業(yè)大學(xué)前身)開(kāi)辦了我國(guó)第一個(gè)樹(shù)木遺傳育種學(xué)研究生班,由葉培忠任教。這一年,24歲的陳岳武考上了樹(shù)木遺傳育種研究生班,成為葉培忠的助手。師生倆查遍圖書(shū)文獻(xiàn),了解我國(guó)杉木品種在各地的生長(zhǎng)情況,了解各杉木產(chǎn)區(qū)的溫度、濕度、土壤等自然條件,力求充分掌握杉木選種育種的理論依據(jù)。之后,他們又遠(yuǎn)涉湖南、江西、廣西、四川、福建等地的杉木中心產(chǎn)區(qū),進(jìn)行實(shí)地調(diào)查研究,取得杉木自然變異規(guī)律的第一手資料。
在一次次實(shí)地調(diào)研中,南林人務(wù)實(shí)求真的科研態(tài)度和洋口林場(chǎng)對(duì)科技興林的迫切需求不謀而合。1961年,一份開(kāi)展杉木育種長(zhǎng)期科研合作的協(xié)議,展開(kāi)了長(zhǎng)達(dá)一甲子之久的校地科研合作畫(huà)卷。
從1966年雙方合作建成中國(guó)第一個(gè)杉木一代無(wú)性系種子園,到在國(guó)內(nèi)率先啟動(dòng)杉木第四代改良,再到當(dāng)下第一個(gè)杉木第四代研究型種子園在洋口林場(chǎng)的建立,中國(guó)進(jìn)入了世界率先開(kāi)展林木第四代育種的先進(jìn)國(guó)家行列,創(chuàng)造了“世界杉木看中國(guó),中國(guó)杉木看洋口”的林木種業(yè)發(fā)展科研奇跡。
只有“后繼有人”,才能“后繼有林”
“洋林精神”成果展示館內(nèi),顯眼位置陳列著一個(gè)飽經(jīng)風(fēng)霜的軍用水壺、一只發(fā)白的帆布工具包和一本字跡工整的記錄簿,這些物品被稱(chēng)為洋林人的“三件寶”。而這“三件寶”,正是南京林業(yè)大學(xué)老師陳岳武的科考標(biāo)配。
為了從近萬(wàn)株野生杉木中遴選出優(yōu)良母樹(shù),陳岳武穿蓑衣、戴斗笠,闖入人跡罕至的原始森林里,翻山越嶺,沿著野生動(dòng)物蹚出的山路前行。為了高質(zhì)量授粉,他常常自己爬到一二十米高的杉樹(shù)上采集穗條。
“他雖然身材瘦小,但是動(dòng)作敏捷,挑起50多公斤的穗條,走起山路來(lái)如履平地。”時(shí)隔幾十年,林場(chǎng)老職工李壽茂還依稀記得陳岳武當(dāng)年腳踏解放鞋、身穿粗布服,手執(zhí)地圖、徒手爬樹(shù)的樣子。李壽茂還記得他當(dāng)年的叮囑:一定要在符合標(biāo)準(zhǔn)的樹(shù)上摘球果、選穗條;一定要做好標(biāo)記。
“種莊稼不成誤一熟,種樹(shù)不當(dāng)誤一世”。林業(yè)育種的周期很長(zhǎng),“搞林木育種科研就要用可靠的多地點(diǎn)、長(zhǎng)期試驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)話。”陳岳武曾說(shuō)。以陳岳武最早在洋口建立的一片40畝試驗(yàn)林為例,200多個(gè)參試選擇材料子代,近萬(wàn)株樹(shù),連續(xù)25年的數(shù)十萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)的觀察和分析,才選出了25個(gè)第一代杉木優(yōu)良品種,平均材積生長(zhǎng)量提高了25%以上。
正是這種對(duì)科研執(zhí)著的追求,耐得住寂寞的堅(jiān)持,使得南林和福建合作的杉木育種,不斷取得新的成果。在白露坪建成了杉木優(yōu)樹(shù)收集區(qū);建成中國(guó)第一個(gè)正規(guī)的杉木初級(jí)無(wú)性系種子園;建成了第一個(gè)杉木子代測(cè)定林;建成生產(chǎn)性杉木育種第一代種子園,并因此獲得了1978年全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)——陳岳武用了30年時(shí)間,消除了社會(huì)對(duì)于杉木育種的種種疑慮,堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不僅證明了杉木選擇育種的必要性、有效性和可行性,而且為推動(dòng)全國(guó)林木育種發(fā)展提供了里程碑式的重要借鑒。
1980年12月,林業(yè)部科技司組織80多位管理和林木育種專(zhuān)家代表,會(huì)聚洋口林場(chǎng)參加中國(guó)第一個(gè)杉木育種成果鑒定會(huì)。專(zhuān)家組一致通過(guò)了成果鑒定,并給出南林-福建合作的樹(shù)木育種成果“居全國(guó)領(lǐng)先”的評(píng)價(jià)。1982年,國(guó)家林業(yè)局正式把南林-福建合作的第一代種子園生產(chǎn)的25個(gè)良種列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目,在陳岳武的帶領(lǐng)下,在南方杉木栽培的十四省、區(qū)大量推廣應(yīng)用。
1984年12月,罹患晚期肝癌的陳岳武硬扛著身體病痛,帶著團(tuán)隊(duì)去福建安排翌年春季杉木育種計(jì)劃后,又到貴州、湖南和江西等地推廣杉木良種,元旦前夕返回。
回憶與老師并肩戰(zhàn)斗的最后一段日子,身為學(xué)生和助手的施季森深深為老師那種超乎常人的毅力所打動(dòng)!芭D月里,或許是因?yàn)樘哿,汗水濕透了他的衣襟。”每每提及恩師,施季森總是忍不住潸然淚下!袄蠋熅o緊抓著我的手,已說(shuō)不出話來(lái)。但我知道,他放不下傾盡心血的杉木育種事業(yè)!1985年1月,積勞成疾的陳岳武英年早逝。遵其遺愿,親人和團(tuán)隊(duì)成員將他的部分骨灰安放在林場(chǎng)門(mén)口的小山頭上,永遠(yuǎn)守望著這片杉木林。
從此,恩師未竟的事業(yè),便落到了時(shí)年33歲的施季森身上。當(dāng)時(shí),施季森已經(jīng)由學(xué)校派遣,準(zhǔn)備赴英深造,但他最終選擇留在國(guó)內(nèi)繼續(xù)從事杉木育種事業(yè)。
“早期,國(guó)家木材資源匱乏,提高產(chǎn)量為當(dāng)務(wù)之急。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展,優(yōu)化木材品質(zhì)是大勢(shì)所趨。”從陳岳武手中接過(guò)接力棒后,施季森開(kāi)始思考杉木種業(yè)的創(chuàng)新方向,“陳老師開(kāi)創(chuàng)的杉木第一代遺傳改良育種,解決了杉木產(chǎn)量育種的難題,隨著社會(huì)需求的發(fā)展,杉木的第二代育種要攻克木材產(chǎn)量和品質(zhì)同步改良的難題。”
施季森帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)立足洋口林場(chǎng),繼續(xù)探索杉木生長(zhǎng)和木材品質(zhì)性狀聯(lián)合遺傳改良的理論和方法。他幾乎是以場(chǎng)為家,和洋口林場(chǎng)技術(shù)人員與員工打成一片,不斷開(kāi)展杉木育種資源挖掘和技術(shù)創(chuàng)新。最長(zhǎng)的一年,連續(xù)在林場(chǎng)工作11個(gè)月,乃至自己小孩見(jiàn)到他都不認(rèn)識(shí)了;還曾因帶隊(duì)進(jìn)山開(kāi)展育種工作,突遇山洪暴發(fā),交通、通信中斷,被困山中30多天,靠拔地里開(kāi)花的蘿卜充饑,才最終獲救。
大山深處的科研生活,清苦而多艱。但對(duì)施季森的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō),這一片片郁郁蔥蔥的杉木林好像有種魔力。陳金慧、鄭仁華、邊黎明等新一代杉木育種人,肩扛林木遺傳育種的使命,在大山深處綻放青春力量?吹降茏觽円粋(gè)個(gè)成長(zhǎng)起來(lái),年已古稀的施季森倍感欣慰:“只有源源不斷‘后繼有人’,才能生生不息‘后繼有林’!
給我一個(gè)細(xì)胞,還您一片森林
傳統(tǒng)良種繁育技術(shù)在我國(guó)林木種業(yè)發(fā)展中,發(fā)揮了重要作用。但許多常規(guī)技術(shù)難以繁育的重要用材樹(shù)種和珍貴樹(shù)種,終停留在“一粒種子,繁育一株苗”的低效業(yè)態(tài)。創(chuàng)新林木良種細(xì)胞工程繁育技術(shù)體系,發(fā)展現(xiàn)代林木種業(yè),是南京林業(yè)大學(xué)林木遺傳育種團(tuán)隊(duì)通過(guò)科技創(chuàng)新,解決林木種業(yè)發(fā)展中的“卡脖子”問(wèn)題的又一重要貢獻(xiàn)。
1989年6月,施季森應(yīng)邀前往美國(guó)奧本大學(xué)細(xì)胞科學(xué)研究中心研修生物技術(shù)。這一次的研修經(jīng)歷,讓他敏銳地覺(jué)察到國(guó)外分子遺傳學(xué)的迅猛發(fā)展,或?qū)?duì)林木育種的研究產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響;貒(guó)后,他迅速帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始系統(tǒng)分析國(guó)內(nèi)外生物技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),嘗試從分子遺傳學(xué)的角度,尋找更為高效的林木良種繁育新方法。
在查閱大量文獻(xiàn)的過(guò)程中,“植物細(xì)胞全能性知識(shí)背景和國(guó)際上有關(guān)動(dòng)物的‘干細(xì)胞’發(fā)育‘命運(yùn)’可調(diào)控理論給了我們啟迪和靈感。”施季森說(shuō)。根據(jù)植物的細(xì)胞具有全能性理論,植物體的每個(gè)細(xì)胞不經(jīng)過(guò)有性生殖階段,在適宜的人工培養(yǎng)條件下,都有可以發(fā)育成為一個(gè)完整的體細(xì)胞胚,再生成為一個(gè)植株的潛在能力。
對(duì)于植物細(xì)胞全能性以及體細(xì)胞發(fā)育進(jìn)程可逆調(diào)控的參悟,令施季森和團(tuán)隊(duì)興奮不已。他們清醒地認(rèn)識(shí)到,發(fā)展林木細(xì)胞工程技術(shù)將是加速林木良種繁殖,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的高效途徑。在此基礎(chǔ)上,施季森創(chuàng)新性地提出了“給我一個(gè)細(xì)胞,還您一片森林”的大膽設(shè)想,并首先以雜交鵝掌楸為先導(dǎo)樹(shù)種開(kāi)展細(xì)胞工程種苗繁育。
功夫不負(fù)有心人,經(jīng)過(guò)6000多個(gè)日夜持續(xù)不斷的奮力攻關(guān),團(tuán)隊(duì)不斷總結(jié)、提高和優(yōu)化工藝路線,終于取得突破性進(jìn)展。
后來(lái),團(tuán)隊(duì)又陸續(xù)攻克了杉木、馬尾松、雜交松、福建柏、楓香、福建山櫻花、七葉樹(shù)等重要用材和觀賞樹(shù)種體細(xì)胞胚胎發(fā)生和植株高效再生技術(shù)體系,獲得國(guó)家授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利20多項(xiàng)。通過(guò)多年在多個(gè)企業(yè)的小試、中試完善,形成了成熟的林木良種細(xì)胞工程繁育工廠化生產(chǎn)技術(shù)體系,與傳統(tǒng)的種子繁育相比,繁育效率提高了近100倍。
南林和福建合作60多年,杉木多世代遺傳改良和細(xì)胞工程技術(shù)良種高效繁育技術(shù)等方面的研究成果,不僅獲得了國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng),國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng);省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng),而且也直接推動(dòng)了我國(guó)林木現(xiàn)代種業(yè)的發(fā)展,為企業(yè)和林農(nóng)帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的收益。
如今在洋口林場(chǎng)的杉木良種繁育中心,3000多平方米的無(wú)菌培養(yǎng)室內(nèi),擺滿了6萬(wàn)瓶的瓶苗,生機(jī)勃勃的幼苗帶來(lái)無(wú)限希望。在南京林業(yè)大學(xué)林木遺傳育種團(tuán)隊(duì)的技術(shù)指導(dǎo)下,2009年,洋口林場(chǎng)建成了全國(guó)最大的杉木組培苗研發(fā)生產(chǎn)基地,目前已研發(fā)出具有林場(chǎng)自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)優(yōu)良無(wú)性系組培品種14個(gè),其中,“洋020”“洋061”兩個(gè)無(wú)性系獲得國(guó)家林木良種認(rèn)定,為在全國(guó)杉木產(chǎn)區(qū)推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
杉木遺傳改良科研,終極目標(biāo)是良種推廣與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,讓越來(lái)越多的林農(nóng),成為良種造林的受益者,走出一條“社會(huì)得綠、林農(nóng)得利”的道路。
43歲的吳錦紅是順昌縣仁壽鎮(zhèn)桂溪村村民。2006年,吳家的50多畝林地急需種苗造林。經(jīng)人推薦,吳錦紅從洋口林場(chǎng)購(gòu)得近萬(wàn)株杉木良種苗。如今,自家的杉木已長(zhǎng)到十七八米高,比周邊的杉木高出七八米,每畝蓄積量相差近3立方米。按照當(dāng)前木材市場(chǎng)行情,吳家的杉木林每畝能多賣(mài)兩三千元。
60多年來(lái),經(jīng)過(guò)四代遺傳改良,洋口林場(chǎng)累計(jì)為社會(huì)提供杉木良種4.9萬(wàn)公斤、提供杉木優(yōu)質(zhì)種苗60多億株,在福建、廣東、江西、湖南、重慶等15個(gè)省區(qū)廣泛種植,累計(jì)推廣造林面積3000多萬(wàn)畝,增加森林蓄積量約1.5億立方米。截至目前,這顆由校地雙方緊密合作結(jié)下的科技“碩果”已經(jīng)釋放出超千億元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,生態(tài)價(jià)值更是不可估量。
“當(dāng)前,加快民族種業(yè)振興是國(guó)家的重大需求,遺傳育種仍然大有可為。”施季森認(rèn)為。如今,南京林業(yè)大學(xué)新一代的杉木育種學(xué)術(shù)骨干,正在圍繞杉木育種和種業(yè)創(chuàng)新目標(biāo),與洋口林場(chǎng)等國(guó)家和省部級(jí)良種基地,開(kāi)展廣泛的協(xié)同攻關(guān)。他們將繼續(xù)在這片“種子園”里辛勤耕耘,讓綠蔭永葆勃勃生機(jī)。
(記者 蘇雁 通訊員 方彥蘅 沈慧)
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