雌性蘿蔔概述
雄性不育是指兩性花植物在自然界中存在極少數無雄性機能的自然現象。通過人工選擇育成雄性不育性狀穩定而雌性機能完全正常的植物親本系統稱為雄性不育系。雄性不育系育種技術的利用使植物的雜種優勢更加突出。利用“三系配套法”制種技術制出的種子稱三系雜交種。所謂“三系配套”,即在自然界中選擇具有綜合優良性狀的不育系、保持系和恢復系配套雜交產生綜合性狀極為優良的雜交品種。農作物種子簡單分為常規種和雜交種 。雜交種又分為二系雜交種和三系雜交種。三系雜交的雜種優勢使大紅蘿蔔等十字花科蔬菜作物大幅度的提高了抗病性、抗逆性、豐產性和穩產性等等的綜合優良性狀。
長期以來,國內外主要是通過選育自交不親和系方法來實現十字花科雜種優勢利用的(即二系雜交種),但這種方法會存在親本退化、繁殖困難、成本高等問題,親本長期自交會出現生活力、抗病力退化等缺點,同時該方法雜交率最高只能達到98%,而利用雄性不育系生產雜種一代(即三系配套雜交種)可以很好地克服上述缺點。利用三系雜交優勢是提高作物產量、抗病力、抗逆性的主要途徑,因此,美國等已開發國家在上個世紀20年代就開始了這方面的研究。我國於上世紀70年代將它列為國家重點科研項目,在80年代末取得突破性進展,即“雌性蘿蔔”的發明,該科研成果一直處於國際領先地位。
雌性蘿蔔的發明
1974年,張書芳先生領導的課題組承擔了國家重點攻關項目“紅蘿蔔雄性不育系選育及其利用”和“大白菜雄性不育兩用系選育及利用”兩項科研任務。面對世界性科研難題,張書芳憑著過人的智慧和對育種事業不懈的追求,以頑強的毅力,攻克了一道道難關,取得了舉世矚目的突破。上世紀80年代末,他首先攻克“中國秋冬蘿蔔核-胞質雄性不育系(即雌性系蘿蔔)的選育及利用”這一課題,此項發明於1989年榮獲鄧小平親自頒發的“國家發明二等獎”(一等獎空缺 二等獎即為當時最高獎)。其發明人張書芳先生於90年代初再攀科技巔峰,攻克了世界遺傳學另一大難題——首創“大白菜核基因互作雄性不育系”理論,他主持的“大白菜核基因互作雄性不育系(即雌性系大白菜)選育及利用”項目於1991年獲“農業部科技進步一等獎”,1993年該項目被國家科委評為“國家發明二等獎”(一等獎空缺)。一人獨攬兩項“國家發明二等獎”,在我國尚屬首例,而這兩項高科技成果均屬世界首創,填補了世界科技空白,並處於國際領先地位。張書芳先生的科研成果現已被多個領域所廣泛採用,並取得了顯著的社會效益。由於貢獻突出,張書芳被國家授予“國家級有突出貢獻專家”和“全國勞動模範”等光榮稱號,享受“國務院特殊津貼”,並先後受到鄧小平、江澤民、李鵬、溫家寶等黨和國家領導人的親切接見;30年中,張書芳共完成科研成果13項,獲省部級科研大獎7項,發表專業論文20餘篇。二十三次被國家、省、市授予勞動模範、先進工作者、優秀共產黨員、優秀科技工作者等光榮稱號。鄧小平南巡講話後,張書芳先生成為首批“政府特別獎”獲得者。“雌性大紅蘿蔔”和“雌性大白菜”之所以能夠得到如此殊榮,在於張書芳先生髮現了可以批量生產具有綜合優良性狀的純雌性植物的自然規律,這個理論規律不僅在植物中能廣泛套用,而且它是在所有生物中都存在的一種自然規律,未來它可以延伸到各種生物領域,可以有計畫地批量生產具有綜合優良性狀的純雌性或純雄性生物。在此基礎上,二十年來中國遺傳育種界相繼勇現出一大批優秀的“雄性不育系”三系雜交農作物新品種,其中以袁隆平發明的“雄性不育系”三系雜交水稻最為著名。
雌性蘿蔔的價值
1、解決了世界性遺傳學難題在自然界中動物和昆蟲普遍為雌、雄分明,這樣可以有效地保證物種雜交進化,避免或減少因近親交配出現畸形、退化等現象。而在植物界中就大不相同,大多數植物的生殖系統即為植物的花器,並且普遍為雌雄同株同花或雌雄同株異花等,而且它們的雜交進化往往是被動的。這樣植物容易產生自交現象,自交便容易導致其失去生長優勢、退化甚至畸形等問題。然而自然界中大多數植物種類均存在極少數的純雌性植株,而純雌性植株所結的種子即為100%的純雜交種子,這是確保植物雜交產生優勢並不斷進化的高級植物形態,也是自然界能夠防止植物物種退化、確保物種不斷進化的一個奧秘所在。
而純雌性植株在昆蟲傳粉交配後產生的種子極大多數又變回雌、雄同花,只有極少數仍為純雌性植株,但它與其它植株雜交後的優勢即不整齊也不穩定。如何生產具有穩定的雜交優勢和高度整齊一致的三系雜交優良種子,並將其大規模套用於農業生產,以促進穩產、豐產,是一個艱巨而偉大的構想,它讓全世界的遺傳學專家苦苦探索了將近100年。張書芳先生——這位植物王國中的探索者,經過艱苦卓絕的奮鬥,成為全世界第一位解開這個遺傳密碼的科學家,填補了一項世界科技空白。具有代表性的品種為:“紅豐一號”、“紅豐二號”、“綠星大紅”等,綜合優良性狀以“綠星大紅蘿蔔”最為突出。
2、三系雜交種的品種優勢明顯
大紅蘿蔔三系雜交種與二系雜交種相比,因其基因背景更加豐富,以“綠星大紅蘿蔔”為例,主要具備以下優勢:
第一,在抗病能力上,三系雜交種對大紅蘿蔔常見的各類病害有著極強的抵禦能力,是目前世界上各類蘿蔔中最抗病的品種;
第二,在抗災害能力上,三系雜交種發達的根系能夠有效地調節水分的平衡,即使在災害較嚴重的年頭照樣能夠取得穩產、豐收;
第三,三系雜交種突出的抗逆性使其對不同的氣候環境、不同的土壤條件表現出極強的適應能力;
第四,三系雜交大紅蘿蔔的品質得到極大地改善,商品性更好;
第五,由於三系雜交品種突出的抗病抗災性,不僅節省了大量的抗病蟲害藥費,更是生產綠色無公害蔬菜的重要基礎。
3、具有極高的營養價值和特殊的藥用價值
張書芳先生髮明的三系雜交優良品種在三系雜交後生產出的蔬菜產品絕大多數仍為純雌性蔬菜,據營養分析,純雌性大紅蘿蔔和純雌性大白菜的營養價值要遠遠超過雌、雄同體的蘿蔔和白菜。中醫專家也驗證了其具有極為特殊的藥用價值,對癌症、哮喘、痛風、糖尿病等疑難雜症有一定的食療作用。正是因為雌性蘿蔔和白菜自身集合了更為豐富的營養物質和極強的抗病基因,經常食用會有助於提高人體的抗病力和免疫力。古代原本就有:“魚生火、肉生痰,白菜、蘿蔔保平安” 之類的諺語,在當今追求健康的時代,人們會更加重視“藥補不如食補,藥療不如食療”等自然療法的健康意識,這種利用現代高科技遺傳育種技術生產出的具有“藥食同源”功效的“雌性大紅蘿蔔”和“雌性大白菜”,一定會為人類的健康做出巨大的貢獻,創造人類依靠食療與頑疾做鬥爭的一個新的里程碑。