◎ 鐵錚 任敏
陳俊愉院士,終生最愛是梅花
梅花,居中國十大名花之首。在中國傳統(tǒng)文化中,梅,以其高潔、堅強、謙虛的品格,給人以奮發(fā)進取的激勵、百折不撓的鼓舞。
在北京林業(yè)大學,有這樣一個梅花研究團隊,三代科研人員以梅花精神選育梅花新品種,薪火相傳八十年,甘于寂寞,勇于探索,取得了一系列重大成果,為梅花家族添丁進口,為梅花科研史寫下了輝煌,為祖國的綠化美化事業(yè)奉獻了寶貴的年華。
他們摸清了我國梅花“家譜”,培育多個梅花抗寒新品種;
他們創(chuàng)造了“南梅北移”奇跡,成功申請梅品種國際登錄;
他們繪制了世界首張梅花全基因組變異圖譜,解析了梅花的遺傳基因密碼……
他們?nèi)缤坊ǎ瑤Ыo世人馥馥暗香,帶給祖國處處芬芳。
每當看到盛開的梅花,陳俊愉的心里就樂開了花。他終生愛梅、探梅、為梅,辭世時依然為梅花未能正式被定為國花而抱憾。
花卉育種難,梅花育種更難。選擇以梅花為研究對象,面前注定是一條艱辛而坎坷的路。陳俊愉研究梅花,至死不悔。
陳俊愉出生在1917年。他自幼喜歡蒔花弄草,中學畢業(yè)后,選擇了冷門的金陵大學園藝系,畢業(yè)后留校任教??箲?zhàn)期間學校遷到成都,自1943年起,他跟隨汪菊淵教授,踏上了系統(tǒng)研究梅花之路。
四川是陳俊愉梅花研究起步的地方。作為梅花原產(chǎn)分布中心地區(qū)之一,成都的梅花美得令人陶醉?!爱斈曜唏R錦城西,曾為梅花醉似泥。二十里中香不斷,青羊?qū)m到浣花溪?!标懹蔚慕^句,描繪的正是梅林盛景。
研究梅花,絕不是聞香而至、浪漫而歸,經(jīng)歷的是磨難、苦楚,付出的是艱辛、汗水。從“青羊?qū)m到浣花溪”,陳俊愉走了不下幾十遍。花開花落五年間,他足跡遍布巴山蜀水,在重慶、江津等地發(fā)現(xiàn)了“大羽”“凝馨”“白須朱砂”等六七種梅花奇品。1947年,他用文言文書寫出版了第一部著作《巴山蜀水記梅花》,詳細論述四川梅花簡史、分布、品種、繁殖、栽培、病蟲害防治及應(yīng)用等內(nèi)容。
在許多人的心目中,梅花是特別喜歡大雪的。陳俊愉先生多次告訴我,用“梅花歡喜漫天雪”來形容、比喻梅花的風骨非常貼切。但事實上,在酷寒的地區(qū),梅花難以生長。
梅花一般生長在長江流域。當氣溫在0℃—2℃時,梅花雖能堅韌不屈,花粉尚可發(fā)芽、受精,卻處于忍耐狀態(tài);當冰雪停止了、天氣暖和了,梅花又能繼續(xù)發(fā)育開放。這種韌性與耐力,是梅花的最大特長。正因為如此,“踏雪尋梅”自古以來在我國南方才有望成行。
南梅可否北移?明清以來皆有嘗試,均以失敗告終。
上世紀50年代,正值壯年的陳俊愉從武漢調(diào)至北京林學院(現(xiàn)北京林業(yè)大學)后,就一直致力于培育抗寒的梅花新品種。他希望梅花真的能在祖國北方的寒冷中綻放,讓北京人、讓北方人也能在雪中賞梅。
他采集了南京梅花山和湖南沅江等地的梅子播種于北京的苗圃中,嘗試從幾千株實生苗中選育抗寒新品種。
植物品種培育之路,如同難于上青天的蜀道,艱難且需要數(shù)十年乃至更長時間的積累?!拔母铩敝?,一把火燃盡了他前期精心培育的全部梅花雜種新苗,燒掉了此前20 多年記錄整理的梅花照片和研究資料……
他沒有放棄,從頭再來,繼續(xù)跋涉在梅花抗寒育種研究的路上。改革開放之后,他進入了梅花研究的春天。
既自己動手,又指導研究生做,還帶領(lǐng)其他科研生產(chǎn)單位一起努力。他倡導成立了中國花卉協(xié)會梅花蠟梅科研協(xié)作組,發(fā)揮集體力量,用時6年,全面調(diào)查我國梅花品種資源和野生種質(zhì)資源。
1996年,由他主編的《中國梅花》正式出版,共收集、記載了全國323 個梅花品種,并基本摸清野生梅種質(zhì)資源,完成了中國梅花品種的系統(tǒng)研究。
經(jīng)過半個世紀的不懈努力,品嘗無數(shù)次失敗之苦后,以他為領(lǐng)軍人物的科研隊伍,創(chuàng)下了植物栽培界的奇跡。他帶領(lǐng)團隊培育、引種了二三十個新品種,能夠抗-19℃到-35℃的低溫,梅花的栽培范圍北擴至吉林長春、遼寧沈陽與內(nèi)蒙古的赤峰、包頭。
這并不是陳俊愉“梅花夢”的終點。他心中還有個更遠大的目標:要讓中國梅花揚名世界。
中國素有“世界園林之母”美譽,但直到1998年,號稱植物資源寶庫的中國連一個植物品種登錄權(quán)都沒有,甚至當時國內(nèi)學者對于如何爭取登錄權(quán)都知之甚少。
按照國際慣例,每一種植物的栽培品種都需在國際上進行正式登錄,才算拿到在國際上通行的“綠卡”。國際植物品種登錄權(quán)威的職責,是負責在世界范圍內(nèi)對某一類或某一種植物品種進行名稱的核準和認定,以確保品種名稱的準確性、統(tǒng)一性和權(quán)威性,便于花卉在世界的傳播和交易。
陳俊愉先后寫信到美國、加拿大、英國,幾經(jīng)周折,終于摸清“廟門”,植物品種登錄權(quán)威歸國際園藝學會的栽培植物命名與國際品種登錄委員會負責。
精心準備半個多月后,陳俊愉拿出了齊全的梅花材料,在經(jīng)歷三次國際高端會議之后,梅花登錄權(quán)的申請通過了。
1998年8月,中國花卉協(xié)會梅花蠟梅分會被批準為國際梅品種登錄權(quán)威機構(gòu),時任梅花蠟梅分會會長的陳俊愉,被任命為國際梅品種登錄權(quán)威專家。
這是我國首次獲得國際植物品種登錄殊榮,意味著規(guī)范梅品種合格發(fā)表名稱的工作將由中國人完成。這為中國梅花走向世界打開了一扇大門。至今,已有將近500 個梅品種成功登錄。
在此基礎(chǔ)上,北林大建立了北京鷲峰國際梅園,為國內(nèi)外登錄的梅花優(yōu)良品種搭建展示的舞臺。
中國梅花終于走向世界。
陳俊愉一心探梅,終生育梅。如今,他已遠去,但卻給后人留下了寶貴的精神財富和永不消失的梅香。
陳俊愉是中國園林植物與觀賞園藝學科的開創(chuàng)者和帶頭人,也是園林植物專業(yè)第一位博士生導師。他培養(yǎng)的第一位博士生名叫張啟翔。
1982年春,張啟翔師從陳俊愉,開始在北京、湖北武漢磨山、山東青島中山公園、遼寧熊岳等地進行梅花抗凍生理研究、遠緣雜交育種和區(qū)域試驗。從那時起,他就和梅花結(jié)下了不解之緣。
張啟翔選擇我國原產(chǎn)的抗寒性強的山杏、杏、山桃等近緣種與梅花雜交,即便近緣,由于不同種雜交,仍屬遠緣雜交,困難重重——
由于物種間隔離會導致雜交不親和性,要將梅花和杏花的花粉互相授粉,首先要解決梅花、杏花的花期不遇問題。雜交時早期落果現(xiàn)象很嚴重。即便花粉到了胚珠,可能還存在胚與胚乳不親和,一旦果實掉落,就無法拿到雜交種子……
遇到難題,張啟翔心里堵得慌。陳俊愉總是耐心鼓勵學生:“我們都說要千方百計、百折不撓,你才想了幾個‘計’,才經(jīng)歷了幾個‘折’啊?”
為了讓杏花和梅花的花期相遇,張啟翔將杏花花枝切割下來,給予一定溫度濕度,讓其提前兩三個月開花;或者是取下梅花花粉放在低溫干燥的環(huán)境下,讓其花期延遲。
張啟翔,衣帶漸寬終不悔
總是掉果,怎么辦?張啟翔采用赤霉素處理柱頭的辦法,提高梅花坐果率。他還在實驗室環(huán)境下進行早期胚培養(yǎng),促使種子長成幼苗。
武漢東湖磨山梅園是全國四大梅園之一,張啟翔在梅園經(jīng)常一呆就是好幾個月。家鄉(xiāng)黃岡就在武漢附近,但他讀博期間從沒回家過過年。春節(jié),闔家團聚、舉國同歡之時,他寒中苦守,樂伴梅花,等待花開。
凌寒獨自開,為有暗香來。有一年,梅花開花剛好是大年三十,他就守在苗圃邊,把門板搭在兩個板凳上,累了就靠著瞇一會兒。那時,他已經(jīng)忘了過年。在他眼中,只有競放的梅花。
抗寒品種選育出來之后,還要在北方開展區(qū)域性試驗,以觀察品種的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。即便已過去多年,那段苦中作樂的日子,張啟翔仍記憶猶新:“有一年在山西做實驗,住在村支書的家里,身上被跳蚤咬了上百個包?!?/p>
30 多年的研究與實踐之后,陳俊愉、張啟翔帶領(lǐng)的北林大梅花研究團隊構(gòu)建了關(guān)鍵親本篩選、克服遠緣雜交障礙、分子標記輔助選擇、抗寒性評價相結(jié)合的抗寒梅花高效育種技術(shù)體系。他們培育出“燕杏”“花蝴蝶”等10 余個抗寒梅花新品種,最低能耐受-35℃低溫。新品種在我國“三北”地區(qū)11 個省區(qū)進行區(qū)域試驗的結(jié)果表明,西至新疆烏魯木齊、北至黑龍江大慶均可露地越冬開花。梅花露地栽培區(qū)域被人為地從長江流域北移2000 公里。
“南梅北移”終成現(xiàn)實!
“南梅北移”之后,梅花的花香卻蹊蹺地消失了。為此,新一代育梅人,開始了尋回花香的努力。
陳瑞丹因喜愛外公,才酷愛梅花。因酷愛梅花,才更愛外公。在她眼里,外公陳俊愉就是梅花。每次看到梅花,她就想起了外公的教誨。
從小生活在外公身邊,陳瑞丹耳濡目染,對梅花產(chǎn)生了越來越濃厚的興趣。她大學本科在北林大學習園林專業(yè),后來師從張啟翔,開始攻讀博士學位,“選育出具有梅花典型香氣的抗寒品種”,是她的目標。
陳瑞丹,育梅自有后來人
梅花從播種到開花一般要六七年時間,而直接攻讀博士學位一般是五年。“既要完成課題,又要在規(guī)定時間內(nèi)畢業(yè),真是‘壓力山大’!”在她看來,“做育種,就像養(yǎng)孩子,既要養(yǎng)好又要負責介紹對象,還得保證兩者結(jié)合能有愛的結(jié)晶,且繼承爸媽的優(yōu)點?!彼钪?,雜交培育是環(huán)環(huán)相扣的過程,任何一個環(huán)節(jié)出了問題,之前的付出都會前功盡棄。
讀博的頭幾年,她在青島做雜交實驗。果子剛成熟,有人爬進梅園偷采果實,恰巧就采到了她做實驗的幾株。那人咬了幾口,覺得不好吃,就扔掉了。她來到梅園,看到地上被丟棄的果實,崩潰得哭了。心想,這下自己完蛋了,肯定畢不了業(yè)了。梅園的工作人員見狀,趕緊跑過來安慰她,像哄孩子一樣哄她:“別哭,別哭,咱們再想辦法,再想辦法?!?/p>
在北林大的校園里,情況出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機。當時,陳俊愉院士向?qū)W校捐贈的一批梅苗,就種在陳俊愉家樓下。其中,有兩株看起來不大一樣。在外公的指導之下,陳瑞丹選擇了兩株“淡豐后”,準備再試試。她以高接換頭培育,通過嫁接實現(xiàn)年齡累加效應(yīng),以便提早開花。
那是2005年的春天,她培育的幼苗終于開花了,不但花朵淡白,雍容華貴,而且梅香又回來了……
她滿懷喜悅,興奮地請外公給起個名字。陳俊愉慈愛地看看瑞丹,又開心地看看白色的花朵,還湊上前去聞聞梅香。他說,就叫“香瑞白”吧。
“香”字一語雙關(guān),既表明梅花清香的特點,又與陳瑞丹導師張啟翔的“翔”諧音?!叭稹比∽躁惾鸬さ拿?,“白”則抓住了花色的特點。
“香瑞白”是第一個具有梅花典型香味的抗寒品種,之后經(jīng)張啟翔梅花研究團隊在北方推廣,2006年進行了國際梅品種登錄。
“聞道梅花坼曉風,雪堆遍滿四山中?!标懹芜@膾炙人口的詩句再現(xiàn)了梅花映雪的美景。嚴寒的晨風中,朵朵梅花傲然怒放,如瑞雪普降,滿山遍野。
北林大梅花研究團隊就像這傲霜斗雪、昂首怒放的梅花。堅韌不拔、百折不撓、自強不息,是梅花的風骨,更是這個團隊代代傳承的精神品質(zhì)。
從實生引種選育、梅花品種間雜交到遠緣雜交育種,數(shù)十年間,陳俊愉、張啟翔等不斷改良梅花抗寒育種方式,但都邁不過育種周期過長的坎兒。
有沒有一種方法,既提高效率又精準育種?
張啟翔向生命科學求解。1998年起,他帶領(lǐng)北林大梅花研究團隊利用分子生物學手段研究梅花重要性狀的形成機制。2009年,又啟動梅花全基因組學研究,開始對梅花進行全基因組測序。
孫麗丹,2009年跟隨張啟翔攻讀博士學位,率先參與梅花全基因組學研究。這是當時國際上第一個花卉方向的全基因組測序項目,沒有經(jīng)驗可以借鑒,難度可想而知。
“我當時兩眼一抹黑,聽遺傳基因組相關(guān)的專業(yè)名詞,就像是聽天書。既要了解生物信息專業(yè)知識,還要學編程,而且總是學不會,特別沮喪?!碑敵醯钠D難,不堪回首。那時候,大家耳邊總能聽到同行的質(zhì)疑聲。他們預(yù)言,這將是一道無解之題。
大家都覺得前途渺茫的時候,張啟翔拿出陳俊愉老先生當初勉勵自己的話來鼓勵大家:“只要自己想做的事情,千方百計、百折不撓也要做好!要鼓足勇氣,要相信自己!”
雖然身兼數(shù)職、事務(wù)繁忙,但張啟翔仍堅持帶頭攻關(guān)。經(jīng)常凌晨一兩點開完會,他還在讀文獻、寫論文。
開展梅花全基因組測序,找到雜合度很低的野生梅花是重要的先決條件。西藏通麥有一片人跡罕至的野生梅林,張啟翔曾十多次穿越川藏天險,調(diào)查當?shù)氐拿坊ㄙY源,歷經(jīng)艱險,最終選擇了一株最古老、胸徑最粗的野生梅,這成為構(gòu)建梅花基因組平臺的關(guān)鍵。
2012年,張啟翔牽頭完成了梅花全基因組學研究,繪制了梅花全基因組精細圖譜,解析了梅花“特征花香”“傲雪開放”等分子生物學機制。
通過開展梅花全基因組重測序研究,張啟翔帶領(lǐng)的北林大梅花研究團隊繪制出348 個梅花品種的系統(tǒng)發(fā)育樹并解析10 個重要觀賞性狀。
梅花
梅花為何“暗香浮動”?張啟翔團隊的研究首次發(fā)現(xiàn),能直接催化生成梅花花香中重要成分乙酸苯甲酯的BEAT 基因家族(苯甲醇乙?;D(zhuǎn)移酶基因家族)在梅花基因組中顯著擴增,這些擴增基因的劑量效應(yīng)可能增加了乙酸苯甲酯的含量,從而使梅花具有獨特的花香。
梅花為何“傲雪開放”?張啟翔團隊推斷,DAM 基因(與休眠相關(guān)的MADS-box 轉(zhuǎn)錄因子)和過多的CBF基因(胞嘧啶重復(fù)/脫水響應(yīng)元件結(jié)合因子)結(jié)合位點是梅花提早解除休眠的關(guān)鍵因子,從而使梅花能在早春開花。
在此基礎(chǔ)上,張啟翔團隊與多家單位合作,于2015年啟動了梅花全基因組重測序研究。該項目選取333 株梅花品種、15 株野生梅花以及梅花的近緣物種山杏、山桃等開展研究,構(gòu)建完成了世界首張梅花全基因組變異圖譜。
通過開展泛基因組學研究,張啟翔團隊發(fā)現(xiàn),梅花基因組中有3364 個特有基因,主要在類黃酮、苯丙烷類化合物、苯基丙胺酸等代謝通路中富集,與梅花花色、花香等重要的觀賞性狀形成相關(guān)?!鞍迪愀印钡膴W秘就蘊藏其中。
2018年12月,張啟翔等撰寫的《梅花基因組學研究》一書出版。此時,他的恩師陳俊愉院士已故去6年。新書的扉頁上,張啟翔寫下了13 個字:謹以此書紀念恩師陳俊愉院士。
作為國家花卉工程技術(shù)研究中心和林木分子設(shè)計育種高精尖創(chuàng)新中心權(quán)威專家,張啟翔正帶領(lǐng)北林大梅花研究團隊繼續(xù)開展梅花重要觀賞性狀遺傳機理解析和梅花遺傳轉(zhuǎn)化體系研究,繼續(xù)探索著梅花分子育種落地。
北林大梅花研究團隊的腳步仍在繼續(xù)。
不要人夸顏色好,只留清氣滿乾坤。北林大一代代育梅人淡泊名利。在他們的心中,那凌寒傲放的朵朵梅花,就是對奮斗、對拼搏的最大褒獎。