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跨过万千“麻”烦,绽放缤纷色彩

2022-09-20 09:02:41 [来源:华声在线] [作者:周阳乐] [编辑:刘茜]字体:【  
位于长沙市麓谷的中国农业科学院麻类研究所(以下简称“中麻所”),有一栋不起眼的5层小楼。走进一楼冷库,就是国家麻类作物种质资源中期库。

日前,国家首批农作物种质资源库(圃)公布,湖南集结了保护麻类种质资源的“国家队”,背后凝聚了几代麻类科研人的使命和心血——

跨过万千“麻”烦,绽放缤纷色彩

▲ 9月1日,国家麻类作物种质资源中期库,科研人员对库内保存的种子进行活力检测。

9月1日,中国农业科学院麻类研究所,科研人员在观察经过基因编辑的麻类植物组培苗的生长情况。本版照片除署名外,均为湖南日报全媒体记者 田超 摄

耐镉苎麻新种质。 通讯员 摄

华声在线全媒体记者 周阳乐

通讯员 廖勇凤 刘柏豪

位于长沙市麓谷的中国农业科学院麻类研究所(以下简称“中麻所”),有一栋不起眼的5层小楼。走进一楼冷库,就是国家麻类作物种质资源中期库。

而在中麻所位于益阳沅江市的国家麻类作物种质资源圃里,各种苎麻、剑麻、罗布麻一代代繁衍生息。

农作物种质资源,珍藏着农作物千万年演变和进化的秘密,是一个国家的战略资源。经过几代科研人员半个多世纪的努力,中麻所建成了全球数量最多、多样性最丰富、研究最系统的麻类种质资源研究中心,为麻类育种研究提供了丰富的材料来源和广阔的创新空间。

8月29日,农业农村部公布首批72个国家农作物种质资源库(圃)和19个国家农业微生物种质资源库名单,中麻所的这一库一圃入选国家农作物种质资源库(圃),可以说撑起了我国麻类种质资源保护的大后方。

这些携带着或古老或新鲜独特基因的麻类作物种质资源,是如何从野外相聚在这里的,又是如何被繁殖、被鉴定、被保存、被利用,完成自己的使命的?9月上旬,记者寻访几代亲历者,聆听背后的故事。

为了“家族”大团聚,天南地北来“湘”会

走进国家麻类作物种质资源中期库,一间150平方米的低温库房内,只见一排排高大的可移动柜里,密密麻麻摆放着一个个小密封罐,里面装着形态各异的麻种。透过它们,可以进入缤纷多彩的麻世界。

麻的“家族”很大,茎皮或叶纤维长而坚韧的一些植物都被称为麻。苎麻、工业大麻、黄麻、亚麻、剑麻……虽属一家子,但种子有大有小、有尖有圆、有长有短,千姿百态。

1958年,原国务院科学规划委员会批复同意,在苎麻的主产区湖南沅江建立中麻所(2001年总部迁至长沙),以麻类作物研究为重点,立足湖南,面向全国,致力于我国麻类产业的稳定和发展以及国家农业科技水平的提升。

“为麻编写‘家谱’可不容易。”87岁的中麻所原所长孙家曾研究员告诉记者,1960年,刚从中国农业大学毕业的他被分到所里,作为该所最早一批麻类科研人开启了对麻种的探索。

“自‘七五’计划开始,麻类种质资源研究每年被列入国家重点科技攻关项目。为此我们所牵头成立了全国工作协作网,到处去考察收集麻类资源。”孙家曾说,那些年,他们跑了19个省、25个国家,远至非洲和南美,收集了麻类种质资源2934份、野生近缘植物种33份。

考察收集过程有时如同大海捞针,不仅得挨家挨户去“访”,还得到野外去“偶遇”,任何收获都视若珍宝。他仍清楚地记得,有一次,收集回程中遇到一条小河,大家担心船载不了那么多人,便把装有种子的行李放在船上,人推着船走。

一年秋天,孙家曾去云南收集黄麻种子,回到所里发现有些种子已丧失了发芽率,随即团队着手研究种子保存技术。“放布袋、放温室、放低温室、放干燥器,能想到的办法都试过。每个月去翻看一次,测它们的发芽率,最后找到了能让它们保持100多个月活力的保存办法。”他说。

“黄麻、红麻、亚麻等以种子繁殖的麻类作物,种子可保存在库里;可苎麻、罗布麻、剑麻等多年生麻类作物,靠种根种茎繁殖,需要种在圃里来保存。”中麻所原苎麻资源课题组组长郑长清副研究员告诉记者,到1996年6月底,资源圃保存苎麻种质资源达1300余份,其中国家二级野生保护植物2种5份。

可谁也想不到,一场天灾曾让成果泡了“汤”。1996年7月,沅江市遭受特大洪水,资源圃被洪水淹没49天,造成900余份种质丧失。大家紧急投入了资源圃的恢复重建工作。

“当时,所里先后派出多名科技人员,分赴四川、云南、贵州、湖北、江西等省进行种质资源抢救性补征,把苎麻主要分布区的种质基本补充征集回来,资源圃才浴‘水’重生。”郑长清回忆。

经过60多年的积累,目前,国家麻类作物种质资源中期库共收集保存了5科7属68种(含变种、亚种)17000余份种质资源,其中稀有、珍稀和野生近缘植物资源1000余份,80%的已经野外或生产绝种;国家麻类作物种质资源圃共活体保存近2200份,其中苎麻属植物19种8变种2117份、罗布麻种质2种32份、剑麻种质31份。

“麻繁”之后,还是麻烦

“收集回来的材料量是很少的,有时只有几颗,需要先扩繁,再进行鉴定评价等研究。”在中国农科院麻类种质资源创新团队首席科学家粟建光研究员的口中,种子统称为“材料”。

每种材料在入库或入圃之前,需要多年多代被鉴定得清清楚楚,拥有合法的“身份证”。

可编制“身份证”谈何容易?这张证的背后,涵盖了生育期、适宜生态区、形态特征、经济性状、抗疫能力、保存需求等70多项数据。

就拿生态适应性这项指标来说,每份材料要在3至5个不同生态区,历经3个种植季节,最后取平均值才能得到一份数据。“经过这样的步骤,入库保存一份一年生作物种质需要3—5年时间,入圃保存一份多年生作物种质需要7—10年时间。”粟建光说。

让他们喜忧参半的是,麻的生物产量特别大,简言之,特别能长!一方面,证明麻作为生物基材料应用前景广阔;另一方面,使他们鉴定评价的工作量不知翻了多少倍。

2008年进入中麻所工作的栾明宝研究员主要从事苎麻属进化研究。他告诉记者,苎麻1年长3季,分别在6月、8月、10月收割。每一兜苎麻里有几十株,为了评价其形态特征,他们需要给每一株测量株高、茎粗、皮厚……“麻长得又高,盛夏穿梭在里面可热了!”

“苎麻是我国的特产,也是纤维品质优良的纺织原料,可评价苎麻的纤维细度和强度特别麻烦,需要给它进行脱胶梳理。1克麻就能梳理出约2000米纤维,费时费力得很。”栾明宝有些无奈又特别有成就感地说。

每一份资源的评定背后,都有道不尽的辛苦和繁琐。孙家曾打趣道,在他那个年代,邻里不知道这些年轻人在忙什么,只说“中麻所的小伙子白天在田里,晚上在实验室里,一个个麻黑的,没有姑娘愿意嫁哦!”

种质资源,没有“差”的概念

如果说种业是农业的“芯片”,那么,种质资源就是“芯片”的“芯片”。资源库(圃)为保护地球生物多样性备份,更为未来人类的开发利用提供材料保障。

工业大麻中的四氢大麻酚(THC)含量低于0.3%,不具备毒品利用价值,在我国有着悠久的使用历史,可用于纺织、食品和健康产业等领域。如何“取其精华、去其糟粕”,发挥工业大麻优势功能造福人类社会成为科学家追逐的目标。

“为了选育出功能优异且THC含量低的‘硬核’品种,种质创新人员利用国内优良地方品种与野生资源杂交,经过无数次杂交和回交试验,从近万个优良后代单株中,获得了一些优异创新种质。比如工业大麻DMG245,它不仅THC含量低于0.3%,某些功能活性成分含量还高出市场主推品种5倍,在产业链里具有核心竞争力。”中麻所种质资源研究室副主任戴志刚研究员介绍。

值得一提的是,2021年5月,中国农科院麻类种质资源创新团队首次成功运用农杆菌介导法获得了工业大麻稳定的基因编辑植株。这意味着,他们已经具备技术基础来培育THC含量低甚至为零的工业大麻品种。

据统计,20多年来,中麻所育种学家有效利用库圃资源,共培育麻类新品种100多个。越来越多“酣睡”的麻类优异基因被唤醒,释放活力——

中黄麻18号、中黄麻26号是环保专用黄麻种质,可吸附工业废水中的镉、铬等重金属离子,为治理南方重金属污染土地开辟了绿色新途径;

青饲苎1号是利用野生种青叶苎麻和栽培种中饲苎1号基因组“组装”而成,成为了我国首个青叶型饲用苎麻品种,为养殖产业提供了优质蛋白饲草原料;

曾列入2008年北京奥运会运动员食谱的“帝王菜”,也是通过引进的优异黄麻资源“摩维1号”与国内食用地方品种“厚叶绿”杂交而成,具有高钙、高硒、高氨基酸、高膳食纤维等特点……

“种质,没有‘差’的概念;种质资源工作者,没有‘扔’的概念。”粟建光说,“一些正在沉睡的种子,守护着各种优势基因,随着今后科技的发展,待它们被充分挖掘和利用,定会绽放出更多让人意想不到的光彩!”

■知识链接

麻,天生就是好材料

麻类作物,通常指一类能产生相似形态和用途的纤维而划分在一起的作物群体,传统上的“麻”是对富含茎韧皮纤维类草本植物的统称,即韧皮纤维作物,包括苎麻、大麻、亚麻、黄麻、红麻、青麻、玫瑰麻、罗布麻、菽麻等。近代以来,叶纤维作物也归入了“麻”的范畴,有剑麻、蕉麻、菠萝麻等。

麻是中国最古老的作物之一,也是人类最早使用的纤维材料来源,麻织物的源头可追溯到一万年前。据考证,麻的使用比丝绸至少早了5000年,比毛至少早了6000年,比棉至少早了9000年。到了现代,麻类作物更是各显神通,渗透到衣食住行各个领域,为人民的美好生活“添砖加瓦”。

苎麻、亚麻、大麻等作为传统纺织原料,制成的麻织物吸汗、透气、凉爽,是夏季衣料的良好材料,做成凉席、坐垫等,不仅清凉舒适,更有除螨抑菌的作用。而一些较粗的麻类纤维,如黄麻、红麻等,主要用于包装材料如麻袋、麻绳等。剑麻纤维等硬质纤维,因其强度好、耐腐蚀,是做航船和矿井绳缆不可或缺的材料。

亚麻籽、火麻籽富含功能油脂、特殊酚类物质等营养独特生物活性分子。随着科技的发展,科研人员以麻类特色作物多糖、酚类物质为靶标,采用材料生物学方法,构建生物合成技术,为人类大健康提供越来越多的健康食材。

苎麻、黄麻、红麻富含植物蛋白,一般粗蛋白含量为18%—20%,其中苎麻粗蛋白含量高达22%以上。将麻类叶、茎等通过青贮或晒干后碾成干粉,是动物饲料草蛋白质原料的来源。

麻类纤维可以自然降解,以麻类纤维为主要原料,制成可完全降解的环保型麻地膜、育秧膜、包装袋、堆肥袋等新型植物纤维膜产品,能与环境和谐共处。如采用无纺布制造工艺和特有的后整理工艺研制的环保型麻地膜,不仅强度高,而且保温、保湿效果好,能有效促进农作物生长发育;制成的麻育秧膜突破水稻机插育秧瓶颈,促根壮苗,可降解。

麻类作物种植向山坡地、滩涂盐碱污染地、冬闲地等非宜粮田转移,可推进边际土壤利用。在重金属污染、酸化、荒漠化等逆境土地开展麻类作物种植,土地修复效应明显,能保障农业用地安全。

在生活用品方面,麻纤维成分的墙纸、黄麻做成的床垫等越来越受到大众的青睐,环保型麻制购物袋、旅行箱等因其简约复古的造型也越来越流行;在快餐和快递领域,一次性吸管、饭盒以及包装材料里面,可降解的麻成分逐渐成为主流材料来源……

天生我材必有用。麻类作物,已渗透到人们生活生产方方面面,穿越万年,历久弥新。