2025年05月07日
——周口師范學(xué)院植物遺傳與分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室參觀記
□記者 王吉城
“太不可思議了！這些小瓶子里竟分別藏著上萬株野菊、三叉苦、人參、冀張薯幼苗！”近日，在周口師范學(xué)院植物遺傳與分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，記者跟隨實(shí)驗(yàn)室主任徐克東教授的腳步，見證了植物快速繁殖技術(shù)創(chuàng)造的生命奇跡。透過晶瑩剔透的培養(yǎng)瓶，各種植物嫩綠的幼苗在無菌培養(yǎng)基中舒展身姿，宛如靈動(dòng)的綠色精靈，無聲訴說著科技與生命交融的奇妙故事。
這座成立于2009年的實(shí)驗(yàn)室，依托河南省植物學(xué)重點(diǎn)學(xué)科和周口市作物遺傳改良工程技術(shù)中心，十余年來一路攻堅(jiān)克難。其中，由周口師范學(xué)院牽頭申報(bào)的“植物高效再生與遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)建立及應(yīng)用”項(xiàng)目，斬獲2022年度河南省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，實(shí)現(xiàn)了周口市在河南省自然科學(xué)“三大獎(jiǎng)”上零的突破。作為河南省作物分子育種與生物反應(yīng)器重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，這一成績在周口師范學(xué)院發(fā)展史上意義重大，也為該校建設(shè)高水平應(yīng)用型大學(xué)樹立了重要里程碑。
快繁技術(shù)：賦能產(chǎn)業(yè) 服務(wù)地方
走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，一排排培養(yǎng)架整齊排列，透明玻璃瓶內(nèi)的幼苗郁郁蔥蔥，宛如一片微型“綠色森林”。恒溫恒濕的環(huán)境控制設(shè)備、智能光照系統(tǒng)，以及嚴(yán)格的無菌操作流程，構(gòu)建了植物快速繁殖的“理想王國”。
“傳統(tǒng)植物育種就像一場漫長的馬拉松。”徐克東拿起一個(gè)易拉罐大小的培養(yǎng)瓶介紹道，“瓶中的每株冀張薯幼苗都能快速發(fā)育，一個(gè)瓶子能培育上萬株甚至上百萬株！以羅漢果為例，從播種到成苗需要3至4個(gè)月，而我們的快繁技術(shù)能將周期縮短至45天。”他進(jìn)一步解釋，快繁技術(shù)的核心在于利用植物細(xì)胞，通過優(yōu)化培養(yǎng)基成分等方式，讓植物在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)幾何級數(shù)的快速繁育。
在藥用植物領(lǐng)域，快繁技術(shù)成為滿足藥企需求、保障原料供應(yīng)的“關(guān)鍵鑰匙”。“許多藥用植物自身繁殖能力弱，藥企需要大量原料時(shí)，傳統(tǒng)方式根本無法滿足。”徐克東舉例說，“像野菊、三七，過去經(jīng)常面臨原料短缺。現(xiàn)在，我們通過實(shí)驗(yàn)瓶實(shí)現(xiàn)了大批量生產(chǎn)，與三九華潤集團(tuán)的合作正在穩(wěn)步推進(jìn)。”目前，實(shí)驗(yàn)室已與70多家企業(yè)建立合作關(guān)系，針對不同藥用植物的特性，研發(fā)個(gè)性化快繁方案，有效緩解市場供需矛盾，為醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)支撐。
在植物脫毒方面，快繁技術(shù)成效顯著。徐克東指著懷地黃幼苗解釋：“有些植物攜帶的病毒雖不危害人體，卻嚴(yán)重影響品質(zhì)和產(chǎn)量。通過快繁過程中的脫毒操作，我們培育出無病毒種苗，不僅使其產(chǎn)量提高，藥用成分含量也大幅增加。”實(shí)驗(yàn)室建立了一套完善的病毒檢測體系，運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)，能夠精準(zhǔn)檢測和去除植物體內(nèi)的病毒。以馬鈴薯為例，經(jīng)過脫毒處理的種苗，生長過程中薯塊增產(chǎn)提質(zhì)效果顯著，營養(yǎng)價(jià)值更高，有力推動(dòng)了馬鈴薯產(chǎn)業(yè)升級。
十年攻關(guān)：聚焦創(chuàng)新 實(shí)現(xiàn)突破
在植物快繁技術(shù)取得顯著成效的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室在植物遺傳轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的突破更令人矚目。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)聚焦“優(yōu)異基因資源發(fā)掘與種質(zhì)創(chuàng)新、作物分子設(shè)計(jì)與新品種選育、植物再生遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)創(chuàng)新與生物反應(yīng)器構(gòu)建、農(nóng)作物生長調(diào)控與保護(hù)”四個(gè)核心研究方向，開展深入研究。
“植物高效再生與遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)建立及應(yīng)用”項(xiàng)目的成功，凝聚了科研團(tuán)隊(duì)十余年的心血。這期間，團(tuán)隊(duì)成員經(jīng)歷了無數(shù)次失敗，僅在類蛙卵體干細(xì)胞體系的研發(fā)中，就進(jìn)行了超過500次的培養(yǎng)基配方調(diào)整和300余次的基因?qū)雽?shí)驗(yàn)。但他們始終堅(jiān)信，只要堅(jiān)持不懈，就一定能攻克難關(guān)。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在國際上首次誘導(dǎo)并命名了類蛙卵體、類塊根體、類珠芽體三種新型植物體細(xì)胞胚結(jié)構(gòu)，其中類蛙卵體干細(xì)胞高效轉(zhuǎn)基因體系更是國際首創(chuàng)。“這就像找到了植物遺傳轉(zhuǎn)化的新‘密碼’。”徐克東興奮地說，“通過這套體系，我們在239種植物（涵蓋多種常見農(nóng)作物、藥用植物等）中的轉(zhuǎn)化率能達(dá)到90%以上，最高可達(dá)100%，這是植物遺傳轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的重大突破。”
在實(shí)驗(yàn)室，記者參觀了“激光共聚焦顯微鏡”。工作人員現(xiàn)場操作，通過高分辨率成像技術(shù)，展示了植物細(xì)胞內(nèi)基因的定位與表達(dá)過程。“這臺設(shè)備能幫助我們精準(zhǔn)找到目標(biāo)基因，就像在細(xì)胞的‘迷宮’里導(dǎo)航，為基因編輯和種質(zhì)創(chuàng)新提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。”團(tuán)隊(duì)成員李曉麗博士介紹道。
此外，實(shí)驗(yàn)室配備的超低溫冰箱，最低溫度可達(dá)-80℃以下。“如果暫時(shí)不想讓植物生長，就可以將干細(xì)胞放入冰箱冷凍休眠。等到需要時(shí)再取出，它們就能繼續(xù)生長，這種技術(shù)對于種質(zhì)資源保存和科研實(shí)驗(yàn)周期調(diào)控至關(guān)重要。”徐克東說。
憑借這些成果，該項(xiàng)目榮獲2022年度河南省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)實(shí)至名歸。以中國工程院張新友院士為組長的評審委員會(huì)一致認(rèn)定，該項(xiàng)目達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
創(chuàng)新不止：孕育希望 再攀高峰
在植物快繁和遺傳轉(zhuǎn)化領(lǐng)域取得的一系列成果，為實(shí)驗(yàn)室的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。如今，植物遺傳與分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正帶著這些成果，逐步搬遷至學(xué)校新建設(shè)的伏羲實(shí)驗(yàn)室，向著更高的目標(biāo)進(jìn)發(fā)。
“十幾年來，從第一代建設(shè)者李成偉教授開始，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)用火熱的青春在小小的植物細(xì)胞里做出了大文章。”徐克東感慨地說，“一群年輕科研工作者將科研扎根于實(shí)踐，在祖國大地上留下堅(jiān)實(shí)的科研足跡，十年蝶變，一路高歌。”
回顧科研歷程，其中的艱辛不言而喻。不經(jīng)一番寒徹骨，哪得梅花撲鼻香。科學(xué)研究是個(gè)苦活兒、累活兒，不澆足汗水，希望之苗又怎會(huì)茁壯成長？
在徐克東教授帶領(lǐng)下，記者參觀了新場地。新實(shí)驗(yàn)室擁有全自動(dòng)植物培養(yǎng)系統(tǒng)等一系列高端科研設(shè)備。“雖然新設(shè)備更先進(jìn)，但植物快繁始終是我們的核心競爭力。新的實(shí)驗(yàn)平臺將為技術(shù)推廣和成果轉(zhuǎn)化提供更大空間。”徐克東說。
不僅如此，目前實(shí)驗(yàn)室的快繁技術(shù)成果廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)作物等領(lǐng)域，他們培育的幼苗可在全國各地種植基地茁壯成長。
實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，學(xué)生們專注于實(shí)驗(yàn)操作和論文撰寫。“徐克東教授培養(yǎng)的學(xué)生，80%都考上了研究生。”一名研究生說，“我們將沿著徐教授的腳步，深耕植物快繁領(lǐng)域，傳承科研精神，為種業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。”
實(shí)驗(yàn)室十分注重人才培養(yǎng)，已建立了完善的人才培養(yǎng)體系，除理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)外，鼓勵(lì)學(xué)生參與科研項(xiàng)目，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，拓寬學(xué)生的學(xué)術(shù)視野。許多學(xué)生在參與科研項(xiàng)目的過程中取得了優(yōu)異成績。
周口師范學(xué)院植物遺傳與分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室植物快繁技術(shù)不僅培育著萬千幼苗，更孕育著種業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的無限希望。“我們的科研團(tuán)隊(duì)將立足河南、面向全國，圍繞糧食安全需求，以主要作物為研究對象，打造河南省生物農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)與人才培養(yǎng)高地，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有力支撐。”徐克東自信地告訴記者。②11
