30多個樹種綠了3萬公頃 東北林業大學林木遺傳育種國家重點實驗室...

2021-01-15 東北網

黑龍江日報7月8日訊 在哈爾濱市南崗區和興路51號一棟不起眼的小樓中,「隱藏」著一個國家重點實驗室。這個實驗室締造了鮮為人知的諸多「傳奇」——選育了30多個樹木優良品種,累計推廣造林面積超過3萬公頃,相當於馬爾地夫的國土面積。

這就是東北林業大學林木遺傳育種國家重點實驗室,我國林業行業首個,也是目前唯一的國家重點實驗室。正是這個實驗室,讓龍江在林木遺傳育種領域有了國際影響力,這裡的林木分子育種研究達到世界一流水平,這裡的木材形成分子調控機制研究處於世界領跑水平。近10年來,實驗室先後承擔「973」項目、 「863」項目、「十三五」重點研發項目、國家自然基金重點項目課題等100餘項,獲得專利70餘件,發表論文700餘篇,這些科研成果水平居世界林業科研機構前列。

這個實驗室的創新能力為什麼這麼強?連日來,記者在這裡進行了蹲點採訪,希望能為龍江科技創新找到更多可以借鑑的經驗。

創新能力

是在基層中「走」出來的

實驗室裡「窩」著一群人,實驗林裡「走」著一群人,這是記者在東北林業大學林木遺傳育種國家重點實驗室採訪時留下的最深印象。

「幾十斤一袋的土壤,我們女博士也是扛著就走。」實驗室裡的博士生李爽笑著告訴記者,林木育種實驗不能只在實驗室裡觀察,還必須把樹種栽種到溫室或者實驗林場中,每天行走期間,仔細觀察每一個變化,才能知道這個品種到底怎麼樣。

實驗室副主任曲冠證教授告訴記者,東北林業大學林木遺傳育種國家重點實驗室是在東北林業大學林木育種教研室的基礎上,一步步建立起來的,已經有了60多年的發展歷程。「從教研室到國家重點實驗室,我們的科研人員既坐得住冷板凳,也走得了艱辛路,這才讓我們發現和培育了大量的林木優良品種。」

距離實驗室1000多公裡外,大興安嶺中鬱鬱蔥蔥生長的西伯利亞紅松就見證了東林和實驗室科研人員「走科研」的歷程——如果不是東北林業大學趙光儀教授「走」了3000多公裡路,大興安嶺就不會有這一片片茁壯生長的西伯利亞紅松林。

西伯利亞紅松主要分布在俄羅斯境內,與紅松具有同樣的優良品質,生態與經濟價值極高,而與紅松耐受最低溫約零下50攝氏度相比,西伯利亞紅松耐受最低溫可達到零下67攝氏度,具有更強的忍受低溫特性。

但在上世紀80年代,很多林木專家不認為我國有西伯利亞紅松,並認為生長在漠河一帶的西伯利亞紅松就是紅松,這導致西伯利亞紅松這一可耐我省零下50攝氏度以下高寒氣溫的優良樹種長期未能大規模引進龍江,引進中國。

趙光儀教授基於對大興安嶺毗鄰地區歷史植物地理學的長期研究,1980年首先提出「漠河紅松」可能是西伯利亞紅松。為了調查西伯利亞紅松的分布,趙光儀教授於1980年趁暑假赴大興安嶺地區進行現場考察,歷時80餘天。在尋找西伯利亞紅松過程中,趙光儀教授曾連續夜宿山林,一度失聯半個多月。「當時大興安嶺經常有野獸出沒,晚上也很冷,曾發生科考隊員遇難的事情,所以當時有人猜測我遇到了不測。」趙光儀教授告訴記者,幸好當時正處於秋季,可以用森林中成熟的果實等為食。「當我走出森林時,遇到當地林戶,他們還以為我是野人。」

1980年10月7日,趙光儀教授終於在內蒙古滿歸林業局發現了該處天然生長的西伯利亞紅松幼林,這才開啟了我國引進這一優良樹種的序幕。隨後的30多年裡,實驗室幾代林業科研人繼續行走於大興安嶺間,行走於中國和俄羅斯間,最終實現了中俄合作進行西伯利亞紅松的引種工作。科研人員又用年復一年的觀察和調研,證明這一樹種已經在大興安嶺引進成功。

2015年中國從俄羅斯引進西伯利亞紅松種子20噸,用於大規模造林。如今,在塔河、新林、大海林等多處地方,西伯利亞紅松林已初具規模。

創新成果

是在困境中「守」出來的

晚上9點多,萬家燈火逐漸熄滅,但東北林業大學林木遺傳育種國家重點實驗室這時變得十分「耀眼」——實驗室所在的1至4層的燈光幾乎全亮著,對於這裡很多科研人員而言,實驗正進行到「吃勁兒」的時候。

很多實驗在記者看來十分枯燥——一遍遍將樣本放到載玻片裡,一遍遍地將試管裡的小樹苗移栽到培養皿中,幾乎一樣的動作一天可能要重複10多個小時,甚至讓人想起卓別林電影中的情節。

「沒有你想的那麼枯燥。」李爽告訴記者,在科研人員看來,一遍遍重複的動作實際上都有獨特的意義。「面對每一張載玻片,我思考的都是如何繼續改進實驗,如何將植株和自己的研究進一步結合起來。」

「林木育種周期漫長,一個優良品種的育種周期動輒長達三四十年,常凝聚兩三代育種專家的辛苦付出。」實驗室楊傳平教授告訴記者,這裡的很多成果,都是在困境中、在枯燥中、在默默無聞中「守」出來的。

楊傳平教授,曾經擔任過東北林業大學校長,也就是他在任期間,實驗室正式獲批成為國家重點實驗室。但這些都不是最讓他引以為豪的成就,「業內專家一說到白樺樹,就能想到我,這讓我感到所有的付出都值得。」他說。

白樺是廣布於亞歐大陸的世界性樹種,是我國東北大小興安嶺及長白山重要的用材及生態樹種,現在也是重要的園林樹種。楊傳平教授在上世紀90年開始進行白樺的科學研究時,我國對白樺的科學研究才剛剛起步。

由於當時我國科研基礎還較為薄弱,開展樺樹研究困難重重。其實,很多樹種的育種研究在上世紀90年代已經有了很好的基礎,但是楊傳平教授覺得,必須有人去做最困難的事,開闢一條新路。有一次,楊傳平教授當著許多專家和領導的面說,「如果白樺強化育種不能成功,我楊傳平從此以後不再做科研。」

為了這個誓言,楊傳平教授堅守了近30年,從未動搖,甚至為此放棄了很多獲得個人聲譽的機會。但正是憑著這種不服輸的奉獻精神,楊傳平教授取得了成功。他提出一整套白樺強化育種的措施,使自然條件下18年~20年才能正常開花結實的白樺,縮短到2至3年開始結實,4至5年達到規模結實,大大縮短了白樺育種的周期。該研究是林木遺傳育種領域研究的一次革命性創新突破,填補了國內林木強化育種研究的空白,也為其它樹種如何縮短育種周期提供了新的思路和方法。

到目前為止,楊傳平教授帶領實驗室科研人員選擇出白樺優良品種20餘個,推廣造林超過1萬公頃,創造總產值超過10億元。

創新水平

是在開放中「換」出來的

記者蹲點期間,見到過很多外來人員來到實驗室做試驗。一位哈爾濱工業大學做分子方面研究的科研人員對記者說,這裡的實驗設備很先進,共享管理也做得很好,這裡已經成為他的「第二實驗室」。

「實驗室擁有一大批精良的高端儀器,總價值4000餘萬元,這些設備都是共享的,我們希望實驗室可以成為龍江科研人員乃至國內外科研人員的交流平臺。」曲冠證教授告訴記者,每年來實驗室使用設備的外來科研人員達300餘人次。

除國內的科研人員,記者在實驗室還不時可以見到外國學者,他們都是利用假期來這裡進行訪問交流,其中不少人都是國際知名的植物生物學專家和林木遺傳育種專家。這些專家還會和實驗室的科研人員共同開展一些前沿科學研究。

廣泛的國內、國際交流換來了實驗室中研究生和科研人員理念上和實驗方法上的創新,也推動了實驗室的管理、人才培養和引進的機制體制不斷革新。

在這種開放交流中,實驗室不斷發展,並於2016年建立了教育部與外專局「111計劃」引智基地,引來了諸多學術「大牛」的加盟,兼職或者全職來實驗室工作。姜立泉教授就是其中之一。

姜立泉教授是國際木材科學院院士、美國北卡羅來納州立大學的教授,也是林木分子生物學領域的世界知名專家,在木材形成分子調控機制領域獲得了較高的成就。

開始,姜立泉教授以兼職方式加入了實驗室。他告訴記者,當時是抱著試試看的態度來到黑龍江和東北林業大學的,他擔心國內的條件及環境不一定適合他的發展。可是經過三四年的工作,他發現東北林業大學和黑龍江特別重視人才,工作效率也很高。

2018年,姜立泉決定全職到實驗室工作。他感慨著說,「在東北林業大學、在黑龍江,僅用兩三年的時間,我的團隊在儀器設備、人員隊伍、運行管理等方面的建設已經達到了我在美國辛苦經營30年的水平,真的切實感受到了高效的中國速度。」

在他帶領下,實驗室首創了木質部染色質免疫共沉澱技術和木質部原生質體轉化技術,實現了木材形成調控因子的快速高效鑑定,並首次構建了精確的木材形成多層次轉錄調控網絡,為林木分子生物學研究提供了重要的技術支撐。

「我們會持續加強與國內外的合作交流,結合國家的對外方針和政策,大力吸引世界各地科學家和留學生參與實驗室的建設和發展,建立世界林木遺傳育種研究交流的中心。」曲冠證教授告訴記者,實驗室還將以黑龍江「頭雁」行動為契機,吸引並培養一批有全球影響力的領軍型人才、創新型人才、青年拔尖人才和國際化人才,為龍江全面振興提供人才支持。

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