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杂交“魔术”:造出“枸杞辣椒”新品种

2016-06-03 作者:头条号 / 新华社客户端 来源:头条号
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▲把家变成实验室的王成玉和他培育出的枸杞辣椒(右上)(新华社记者李然 摄)

新华每日电讯记者张亮

枸杞和辣椒,一个木本植物和一个草本植物结下“姻亲”,并成功结出新品种“枸杞辣椒”——这看似科幻小说中的描述,却在83岁的退休科研人员王成玉手中成为现实。老人利用自己独创的“远缘复式杂交技术”,打破学术界的禁区,实现了跨属、跨纲植物之间的杂交育种。

创新:让植物“先恋爱后结婚”

1958年从西北农学院毕业后,王成玉被分配到宁夏灵武园艺试验场的蔬菜实验室工作。通过杂交育种获得性状更优秀的品种,这是当时的热门研究领域。也是从那时起,王成玉开始了杂交育种的研究。

根据传统的植物遗传学,植物分类从大到小依此是门、纲、目、科、属、种。只有在同一个属之下的不同种之间进行杂交,育种才容易实现。袁隆平的杂交水稻就是用稻属下的野生稻和栽培稻杂交成功的。当时所有的课本里都说木本和草本植物既不能嫁接成功、更不能杂交成功。但年轻的王成玉偏不认这种权威说法,他“脑洞大开”尝试跨属之间的杂交,并在试验中创造性地想了一个办法,先嫁接进行无性杂交,然后授粉进行有性杂交。

“先通过代谢让两种植物的亲和力逐步改善,再进行杂交就可能成功。通俗地讲就是让两种嫁接植物‘先谈恋爱后结婚’”,王成玉这样形容他的“远缘复式杂交技术”。

上世纪60年代开始,王成玉用枸杞做父本,辣椒做母本,进行杂交试验,并反复完善“远缘复式杂交技术”。他创造性地利用针灸银针将枸杞和辣椒的嫩苗进行嫁接,“银针一方面可以把枸杞和辣椒嫩苗固定起来,另一方面通过微创,让两个嫩苗产生更多的愈伤组织,减轻排异反应。”王成玉说。

眼看试验即将成功,文革却中断了他的研究。“文革期间我靠边站了,远离了实验室。但是我脑子里想的还是杂交育种技术,就偷偷地在家做试验。”王成玉说。文革结束后,王成玉被调到企业从事管理工作,远离杂交育种研究,但他对自己即将成功的“远缘复式杂交技术”一直念念不忘。

执著:卖掉住房搞科研

直到2007年,已经退休的王成玉决定重拾科研,将“远缘复式杂交”进行到底。“我感觉这是一项有突破意义的研究,如果就这么荒废了我心有不甘。”王成玉说。

此时,王成玉除了每月三千多元的退休金外,既没有研究经费,也没有实验场地。和老伴商量后,老两口以7万多元的价格卖掉了自己的住房,住进女儿家,并用这笔钱重启杂交育种研究。王成玉负责做试验,老伴马贵龄给他打下手。

走进王成玉的卧室,到处是植物标本、科研书籍。为了节省经费,王成玉将试验室就设在他的卧室内。一张小小的书桌上面摆满了试验器材。“每天他在这里一坐就是十来个小时,人老了,做完试验眼睛几乎啥也看不清了。”马贵龄说。

有了前几十年的积累,王成玉的试验进行得很顺利。枸杞和辣椒杂交出来的新品种“枸杞辣椒”单个辣椒长30多公分,不仅产量高,营养物质的含量是普通优质辣椒的数倍。记者在农户田地里看到,一只辣椒竟和小孩的手臂一般长。老两口将枸杞辣椒申请专利,并卖给企业大规模种植。如今枸杞辣椒产品已经销往沙特、迪拜等中东地区。

枸杞辣椒的专利费共卖得25万元,王成玉将这些钱又全部投入到接下来的杂交试验中。然而随着试验的深入,科研经费没多久又捉襟见肘。马贵龄说:“有的试验做一个切片就要好几万元,有的试验繁育种子要多次往返海南,我们把所有积蓄全部投入,家里还有一个精神残疾的儿子要我们照料。”

个人力量逐渐难以支撑科研,王成玉和马贵龄开始四处“化缘”,寻求支持。他们给自治区领导写信,很快领导批示下来,几经周折之后农牧部门和科技部门分别在资金和项目立项上给予支持。

突破:杂交“魔术”出成果

目前,王成玉已经成功申请了12项杂交育种国家专利。一些杂交育种得到的新品种具有高产、适应性强、营养价值高等特点,还有一些品种融合杂交双方的优点于一体,应用前景广阔。

——枸杞番茄。王成玉把枸杞和番茄杂交,新品种枸杞番茄已经进入第六代,即将进行大规模种植。记者在试种植枸杞番茄的宁夏农民邵宝平的大棚里看到,每个枝杈上都密密麻麻长满了枸杞番茄,试吃之后发现枸杞番茄明显比普通番茄要甜很多。邵宝平说:“枸杞番茄亩产可达1.5万斤,比正常番茄亩产多3000斤,而且果实含糖量多50%。”

——玉米水稻。王成玉把四碳植物玉米和三碳植物水稻杂交,新品种玉米水稻继承了四碳植物光和效率高的优点,根系旺盛,一颗种子发蘖30多枝,每枝穗结实平均在120-150粒,而普通水稻发蘖5枝左右,每穂结实只有80-100粒。

——大豆向日葵。在所有通过“远缘复式杂交”技术得到的新品种中,王成玉认为大豆和向日葵的杂交成功是最具突破意义的。豆科植物因根系中有根瘤菌,可以吸收空气中氮气转化为氮肥,这被称为生物固氮。而其他植物并不具备这项功能。王成玉把大豆和向日葵杂交,却神奇地使向日葵的根系中也长出了根瘤菌。“这意味着非豆科作物杂交后也可以进行生物固氮,这将大大降低化肥使用量。从而减少农业污染。”王成玉说。

愿景:技术争议中前行

任何一项突破常规的科技创新在开始时都充满了争议。王成玉的远缘复式杂交技术也不例外。“当初在枸杞番茄的一次评审会上,没有一位专家认可这项技术。”王成玉说,专家们认为不同属植物之间的杂交是不可能的。

质疑这项技术的专家主要认为,远缘复式杂交违背了现有的植物遗传学理论。宁夏农科院一位水稻专家说:“我去现场看过玉米和水稻的杂交品种,但是仍对此持谨慎的态度,从目前的科学理论上来讲成功的可能性不大,遗传性状能否稳定还要长期观察。”

面对专家的质疑,王成玉有些不服:“目前的理论无法解释,但是我实打实地做出来了,枸杞辣椒、枸杞番茄已经稳定量产,这为什么不可能呢?”

中科院华南植物园研究员、植物遗传学专家王瑛曾和王成玉进行过交流合作。她认为,虽然目前学界还无法解释远缘复式杂交技术的理论原理,但从枸杞辣椒和枸杞番茄的成功实践来看这项技术是可行的,并且应用前景广阔,它也会成为杂交水稻、小麦等其他远缘杂交的一种育种方式。

直到近期,王成玉看到美国《科学》杂志上的一篇论文,让他有了遇见知音的感觉。“这位科学家采用荧光标志基因的技术,证明了嫁接部位频繁发生基因交流的现象,并认为嫁接是基因跨越不同物种的障碍而自由转移的一种新途径。”王成玉看到这篇文章后非常激动,这篇论文为他的杂交技术提供了理论支撑。

今年以来,王成玉老两口都因身体原因住了几次医院,老人内心“时不我待”的感觉越来越强烈,他担心自己掌握的复式杂交核心技术无人继承,就此打住……

作者:头条号 / 新华社客户端

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[责任编辑:tuwei] 标签: 杂交 造出 枸杞辣椒 新品种
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