——記南京林業(yè)大學(xué)教授施季森"/>
本刊記者/游娜
時(shí)光荏苒,施季森在林業(yè)領(lǐng)域奮斗了40年。人生的寶貴年華都與林業(yè)結(jié)下了不解之緣。60多歲的施季森,依舊像當(dāng)年那個(gè)“不安分”的年輕人一樣充滿了活力和想法:隨著科技的飛速發(fā)展和我們的科研快速進(jìn)展,我們可施展的空間越來越大,我們和企業(yè)合作的需求也越來越多。
1952年,施季森誕生于在那個(gè)建設(shè)新中國(guó)熱情高漲、百?gòu)U待興、生活艱苦的年代,但是客觀條件的限制并沒有讓他止步于延續(xù)父輩“面朝黃土背朝天”的固定模式,1974年,施季森獲得了被組織推薦上大學(xué)的機(jī)會(huì),被錄取到南京林業(yè)大學(xué)(原南京林產(chǎn)工業(yè)學(xué)院)林學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)。這一錄取決定直接改變了施季森的職業(yè)生涯軌跡。
交談中,施季森最常用來形容自己的詞是“不安分”。而恰恰是這種“不安分”,讓他不斷挑戰(zhàn)新鮮的事物,時(shí)刻燃燒著強(qiáng)烈的渴望知識(shí)、求變創(chuàng)新的激情,實(shí)現(xiàn)了他在人生道路上的一次次“暢想”。
南京林業(yè)大學(xué)源于1902年創(chuàng)辦的三江師范學(xué)堂,學(xué)校前身為中央大學(xué)(創(chuàng)建于1902年)森林系和金陵大學(xué)(創(chuàng)建于1910年)森林系。1952年,這兩個(gè)系合并組建為南京林學(xué)院。在這所歷史悠久的林業(yè)高等院校中,施季森師從我國(guó)林木遺傳育種學(xué)創(chuàng)始人葉培忠教授和我國(guó)著名的林木育種學(xué)家陳岳武教授,在林業(yè)領(lǐng)域嶄露頭角。
當(dāng)時(shí)他跟隨著導(dǎo)師在我國(guó)“杉木之鄉(xiāng)”福建省洋口林場(chǎng)開展杉木良種選育的研究。杉木一代遺傳改良選育的良種苗木造林,比一般杉木材積增產(chǎn)15%~20%,研究成果達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平,從而獲得了1985年林業(yè)部科技成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和1987年國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
由此,施季森開啟了漫漫的林木育種道路。
當(dāng)時(shí),國(guó)家木材資源十分缺乏,提高木材的產(chǎn)量是當(dāng)務(wù)之急,必須先解決“溫飽”再解決“好吃”。而從杉木第二代遺傳改良開始,施季森敏銳地覺察到,隨著人們生活水平和杉木木材的市場(chǎng)變化,木材品質(zhì)性狀的改良是必然趨勢(shì)。他開始和團(tuán)隊(duì)成員著手探索杉木生長(zhǎng)和木材品質(zhì)性狀聯(lián)合遺傳改良的理論和方法。通過12年的潛心系統(tǒng)研究,不僅發(fā)明了兩階段獨(dú)立選擇的生長(zhǎng)和材性聯(lián)合遺傳改良的理論和方法,而且還揭示了杉木生長(zhǎng)和材性性狀遺傳變異規(guī)律,第二代遺傳改良在實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)量累計(jì)遺傳增益達(dá)到45%的基礎(chǔ)上,木材比重又提高了8%~10%。1993年,該研究成果獲得了林業(yè)部的科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng),兩年后又獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。
從上個(gè)世紀(jì)70年代跟隨導(dǎo)師完成杉木第一代遺傳改良走到今天,40年光陰荏苒,施季森一直關(guān)注世界林木遺傳育種的發(fā)展前沿,在一線從事著杉木遺傳育種研究。他提出了“杉木多世代遺傳改良”理論和方法,主持完成了第二代和第三代杉木生長(zhǎng)和材性聯(lián)合遺傳改良,并帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與國(guó)際上林木遺傳改良先進(jìn)國(guó)家一并進(jìn)入到了第四代的遺傳改良研究。
20年前,施季森就把關(guān)注的目光聚焦到了另一種重要闊葉樹種——鵝掌楸的高效繁殖上。鵝掌楸,在大家的眼里充滿了陌生感,但在施季森眼中可不一般。
中國(guó)鵝掌楸和銀杏樹一樣,是國(guó)家二級(jí)瀕危保護(hù)植物。因?yàn)榛ㄩ_形似郁金香,它有一個(gè)非常漂亮的別稱叫“Chinese Tulip Tree”,即“中國(guó)的郁金香樹”,又因其葉形如老北京人穿的“馬褂兒”,所以人們又親切地稱它為“馬褂木”。全身都是寶的鵝掌楸,不僅用途廣且價(jià)值高,兼具祛風(fēng)除濕作用,被收入中國(guó)藥典。但在自然條件下,鵝掌楸的種子飽滿率一般不到15%,發(fā)芽率僅為5%左右。有性繁殖能力低下,導(dǎo)致鵝掌楸處于瀕臨滅絕狀態(tài)。
施季森向記者解釋道,鵝掌楸是靠昆蟲媒介傳粉的植物,在長(zhǎng)期的演替過程中,鵝掌楸分布區(qū)的資源不斷遭受破壞,群體數(shù)量和物種多樣性的下降,特別是鵝掌楸生存環(huán)境不斷碎片化,傳粉媒介昆蟲的減少,直接影響到了花粉的傳播和鵝掌楸的授粉質(zhì)量,天然結(jié)實(shí)率下降到5%左右,鵝掌楸的生存到達(dá)了瀕危的邊緣,被列入中國(guó)二級(jí)瀕危保護(hù)樹種。
“提高鵝掌楸的繁殖力,培育速生優(yōu)質(zhì)的新品種無(wú)疑是最好的保護(hù)辦法。近60年來,通過南林大的幾代從事鵝掌楸研究的科學(xué)人的努力,逐步攻克了拯救鵝掌楸的一道道難關(guān)”,施季森向記者描述了這一艱難而有意義的歷程。早在上個(gè)世紀(jì)50年代末60年代初,中國(guó)林木遺傳育種學(xué)創(chuàng)始人,南京林業(yè)大學(xué)葉培忠教授以鵝掌楸為母本,開展與北美鵝掌楸的人工雜交育種研究,在世界上首次獲得了鵝掌楸的種間雜交種。實(shí)驗(yàn)表明:25年生雜交鵝掌楸樹高21米,胸徑63.7厘米,單株材積2.23立方米。同時(shí)種植的鵝掌楸樹高僅17米,胸徑21.2厘米,單株材積0.20立方米;北美鵝掌楸樹高17.5米,胸徑30.1厘米,單株材積0.41立方米,雜交鵝掌楸生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)十分顯著。雜交鵝掌楸不僅生長(zhǎng)迅速,材質(zhì)優(yōu)良,而且樹形美觀,葉形奇特,花朵艷麗,秋葉金黃,極具觀賞性。同時(shí),雜交鵝掌楸還具有較強(qiáng)的抗病蟲能力、適應(yīng)能力和無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)良特性。但由于雜交鵝掌楸高效繁殖技術(shù)一直沒有取得重大突破,種苗始終沒有形成規(guī)模化生產(chǎn),嚴(yán)重制約了雜交鵝掌楸的推廣應(yīng)用。
20年前,改變雜交鵝掌楸種苗供不應(yīng)求局面的問題,就這樣擺到了施季森和他的同行們的面前。他們希冀有朝一日,能突破雜交鵝掌楸的種苗繁育的瓶頸。隨后的時(shí)光里,施季森帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在鵝掌楸樹木育種的道路上不斷探索,尋找新的突破口,那份“不安定”的心始終在鼓舞、激勵(lì)著他,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)披荊斬棘。
研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)地研究了鵝掌楸繁殖生物學(xué)特性,從理論上闡明了不同交配系統(tǒng)中雜交可配性差異以及雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)程度,證實(shí)了鵝掌楸自交不育性,為該屬種間雜種優(yōu)勢(shì)利用和簡(jiǎn)化雜交育種技術(shù)提供了科學(xué)依據(jù)。理論上的突破,不僅擴(kuò)大了雜交育種的親本來源,而且還提高了雜交育種的效率,加速了雜交鵝掌楸的繁育和種苗的市場(chǎng)供應(yīng)。雜交鵝掌楸還在北京落戶和“開花結(jié)果”了,成為了2008年奧運(yùn)會(huì)的指定樹種,進(jìn)一步豐富了“綠色奧運(yùn)”的內(nèi)涵。而由于對(duì)鵝掌楸屬種間雜種優(yōu)勢(shì)機(jī)理的闡明及其產(chǎn)業(yè)化開發(fā)所做出的突出貢獻(xiàn),施季森和他的團(tuán)隊(duì)榮獲得2005年國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,全球氣候變化和木材短缺加劇,增加我國(guó)的森林面積和蓄積刻不容緩。林木良種是提高人工林產(chǎn)量和質(zhì)量的根本保障。加速林木良種的繁育,成為了國(guó)家的重大需求。面對(duì)國(guó)家的重大需求,施季森教授團(tuán)隊(duì)并不滿足于在雜交鵝掌楸雜種優(yōu)勢(shì)機(jī)理和利用上取得的進(jìn)展,而是開始進(jìn)一步思考利用工業(yè)化的理念,推動(dòng)林木良種繁育這個(gè)傳統(tǒng)種業(yè)的現(xiàn)代化,實(shí)現(xiàn)林木良種生產(chǎn)的種業(yè)革命。
從20世紀(jì)90年代開始,為攻克雜交鵝掌楸高效繁育技術(shù)障礙,施季森領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)分析了國(guó)內(nèi)外生物技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),開始另辟蹊徑,尋找更為高效的林木良種繁育新方法。查閱文獻(xiàn)過程中,施季森發(fā)現(xiàn)醫(yī)學(xué)界關(guān)于“動(dòng)物胚胎干細(xì)胞”發(fā)育可逆調(diào)控理論,最早施季森是來自受“植物細(xì)胞全能性”理論的啟發(fā)而提出來的,而非醫(yī)學(xué)界的新發(fā)現(xiàn)。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,令施季森和他的團(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。于是,他提出了“給我一個(gè)細(xì)胞,還您一片森林”的大膽設(shè)想,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始了雜交鵝掌楸細(xì)胞工程種苗繁育技術(shù)及其工廠化生產(chǎn)通用平臺(tái)的探索之路。
南京林業(yè)大學(xué)教授施季森
科技創(chuàng)新的道路也并非是一片坦途。細(xì)胞工程種苗繁育的技術(shù)創(chuàng)新充滿了未知和艱辛,在項(xiàng)目啟動(dòng)后的最初兩年時(shí)間里,施季森和團(tuán)隊(duì)重要成員陳金慧教授經(jīng)常忙碌到午夜,不斷探討分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題,修改實(shí)驗(yàn)方案,但進(jìn)展甚微。施季森感嘆:“所謂‘十年樹木’,林木不像水稻等一年生作物,林木樹體高大,生長(zhǎng)周期很長(zhǎng),林木育種研究更需要耐心,來不得半點(diǎn)急功近利?!笔┘旧f,可能多數(shù)的嘗試都沒有理想的結(jié)果,但不去嘗試肯定不會(huì)有結(jié)果。所以,有了準(zhǔn)確的理論和方法,堅(jiān)持不懈是成功的“敲門磚”。
施季森及其團(tuán)隊(duì)在研究遇到的困難面前沒有退縮,經(jīng)過6000多個(gè)日夜持續(xù)不斷地奮力攻關(guān),不斷總結(jié)、提高和優(yōu)化工藝路線,終于取得突破性的進(jìn)展。從鵝掌楸雜種胚中成功分離到“胚性干細(xì)胞組織”,通過對(duì)培養(yǎng)細(xì)胞微環(huán)境的定向調(diào)控,實(shí)現(xiàn)了胚性干細(xì)胞組織的離體高效增殖,體細(xì)胞胚胎發(fā)生和體胚的同步發(fā)育,終于形成了雜交鵝掌楸、杉木等10多種重要樹種的良種體胚高頻發(fā)生,體胚同步化發(fā)育,同步化萌發(fā)成苗,胚性材料超低溫長(zhǎng)期冷凍保存和復(fù)蘇方法等體胚發(fā)生技術(shù)體系,實(shí)現(xiàn)了林木良種細(xì)胞工程快速繁育,切實(shí)解決了常規(guī)技術(shù)難于繁育的林木良種的高效和規(guī)?;敝畴y題。雜交鵝掌楸體細(xì)胞胚胎發(fā)生和植株再生技術(shù)難關(guān)的突破,把基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究成果,轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)化實(shí)用技術(shù)、現(xiàn)代規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)和管理體系,終于逐步成熟,達(dá)到了產(chǎn)業(yè)化的程度。
如今,在一個(gè)個(gè)鋪著特殊培養(yǎng)基的玻璃培養(yǎng)皿中,滴上那么幾滴林木胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)懸浮液,每個(gè)液滴里面活躍著數(shù)百個(gè)胚性細(xì)胞,當(dāng)細(xì)胞著落在滅菌的全營(yíng)養(yǎng)體胚培養(yǎng)基上后,進(jìn)入一道一道程序化的培養(yǎng)流程,一個(gè)月后這些胚性細(xì)胞發(fā)育成了成熟的種胚,再轉(zhuǎn)移到發(fā)芽培養(yǎng)基上培養(yǎng)一個(gè)月,一株株茁壯成長(zhǎng)的雜交鵝掌楸幼苗就呈現(xiàn)在面前了。施季森經(jīng)常掛在嘴邊的那句“給我一個(gè)細(xì)胞,還您一片森林”,不再是一個(gè)煽情的口號(hào)和遙不可及的夢(mèng)想,這一切,切切實(shí)實(shí)就發(fā)生在了眼前。憑借著“林木良種細(xì)胞工程繁育技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”這一研究成果,他的團(tuán)隊(duì)榮獲了江蘇省2015年度科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),以及2016年度的國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
“林木體細(xì)胞胚胎發(fā)生和植株再生技術(shù)將加快我國(guó)難于用常規(guī)技術(shù)繁育的重要樹種的良種壯苗,節(jié)省林木種業(yè)經(jīng)濟(jì)和時(shí)間成本,改變‘一粒種子育一株苗’的常規(guī)繁殖方式,實(shí)現(xiàn)林木良種規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),滿足不斷擴(kuò)大的市場(chǎng)需求?!笔┘旧瓐?jiān)定地認(rèn)為,科技創(chuàng)新的最終目的,是為了轉(zhuǎn)化與運(yùn)用。知識(shí)既要寫在書本上,更要書寫在大地上!真正轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,推動(dòng)社會(huì)向前進(jìn)步,這才是最重要的本質(zhì)目的。
現(xiàn)代生物技術(shù)在林木遺傳育種中的應(yīng)用不僅正在推動(dòng)著世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展,也對(duì)整個(gè)國(guó)際科技戰(zhàn)略發(fā)展格局產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響。因此,許多國(guó)家把發(fā)展生物技術(shù)作為重要國(guó)策,世界上許多著名的企業(yè)也紛紛注入巨資投資生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。而在施季森看來,在我國(guó)真正實(shí)現(xiàn)這種產(chǎn)業(yè)化還有很長(zhǎng)的路要走。
20多年來,施季森團(tuán)隊(duì)從產(chǎn)業(yè)化角度做了大量探索,有成功也有失敗,而更多的是走彎路。在他看來,迫于市場(chǎng)的壓力,公司更加傾向于關(guān)注企業(yè)的“短平快”的效益,而鮮于光顧基礎(chǔ)性、高風(fēng)險(xiǎn)的課題和項(xiàng)目。施季森甚至形象地把與企業(yè)談科技成果的合作和產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)化過程,比喻為“談戀愛”。彼此不僅要有誠(chéng)意,有智慧,而且雙方是否有共同語(yǔ)言,能遇到合適的企業(yè)是一種緣分。
而這一段緣分,在2013年的時(shí)候到來了。全國(guó)首家以森林資源培育為主業(yè)的國(guó)有上市公司——福建金森林業(yè)股份有限公司與南京林業(yè)大學(xué)達(dá)成合作協(xié)議,攜手建成了以雜交鵝掌楸細(xì)胞工程為主的規(guī)?;睾碗s交鵝掌楸種苗細(xì)胞工程繁育中心,通過雜交鵝掌楸細(xì)胞工程良種繁育技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化開發(fā),實(shí)現(xiàn)了年產(chǎn)2000萬(wàn)株雜交鵝掌楸體胚苗產(chǎn)業(yè)化。
福建金森集團(tuán)的首任董事長(zhǎng)王國(guó)熙,有著30多年從林經(jīng)歷,也是一位有著綠色情懷的科技專家。他深切地意識(shí)到科技創(chuàng)新對(duì)于企業(yè)的引領(lǐng)和支撐作用,提出了在傳統(tǒng)林業(yè)加速提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型升級(jí)過程中,利用新科技加速優(yōu)質(zhì)森林資源向優(yōu)質(zhì)資本轉(zhuǎn)化進(jìn)程,培育傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)的理念。正是基于科技是企業(yè)發(fā)展助推器的共同認(rèn)識(shí),使得高校和企業(yè)的合作得到不斷深化和滋養(yǎng)。施季森深信一點(diǎn):無(wú)論是科研還是科技成果在企業(yè)的轉(zhuǎn)化,只要你真正“用上心”了,就會(huì)朝著你預(yù)期的方向和目標(biāo)發(fā)展。
在談及成功秘訣時(shí),施季森坦言:同企業(yè)合作,科技人員要做好思路和角色的轉(zhuǎn)變,要從科研為主的思路,轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)研發(fā)為主,進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)橐援a(chǎn)業(yè)化過程中的技術(shù)管理、技術(shù)服務(wù)為主。要為企業(yè)培養(yǎng)好企業(yè)的核心技術(shù)力量,再帶出一支技術(shù)精準(zhǔn)的隊(duì)伍。
時(shí)光荏苒,施季森在林業(yè)領(lǐng)域奮斗了40年。人生的寶貴年華都與林業(yè)結(jié)下了不解之緣。60多歲的施季森,依舊像當(dāng)年那個(gè)“不安分”的年輕人一樣充滿了活力和想法:“隨著科技的飛速發(fā)展和我們的科研快速進(jìn)展,我們可施展的空間越來越大,我們和企業(yè)合作的需求也越來越多。比如,我們要盡快實(shí)現(xiàn)林木良種細(xì)胞工程繁育生產(chǎn)線的自動(dòng)化、智能化技術(shù)的研發(fā),這不僅僅是將來發(fā)展的大勢(shì)所趨,而是將來已來。另外,我們已經(jīng)計(jì)劃與企業(yè)成立一個(gè)股份制的研究院,培養(yǎng)出更多的現(xiàn)代林業(yè)種業(yè)人才,孵化出更多的科技創(chuàng)新成果,不斷延伸未來林業(yè)產(chǎn)業(yè)的新興產(chǎn)業(yè)鏈……”
“十年樹木,百年樹人”。育林成材、育人成才、轉(zhuǎn)化成果、培育產(chǎn)業(yè),在施季森眼中如同車之四輪等同重要,他決心在踐行“育林、育人、成果、產(chǎn)業(yè)”之路上,砥礪前行,做出自己的應(yīng)有貢獻(xiàn)。