作者:郑千里 来源:科学时报 发布时间:2010-8-31 10:37:46
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繁华难现?蓓蕾初绽!
中科院西双版纳热带植物园发展能源植物“小桐子”纪实

徐增富研究员在查看黔西南州的小桐子长势。王晨绯/摄

李搏总经理(左)与徐增富在贵州省黔西南州的小桐子基地考察。王晨绯/摄

 
博士研究生潘帮珍在西双版纳植物园里查看样地里的小桐子。陈进/摄
 
□本报记者 郑千里
 
小桐子计划繁华难现?
 
“小桐子是一种可以在干旱条件下茂盛生长的灌木,其种子可以生产类似于柴油的燃油,但目前人们将其当做绿色金子的期望正在减退——许多人曾把小桐子当做边际土地上最有潜力的拯救者,一种可以使发展中国家摆脱贫穷并将其带入一个可持续的、油料供应充足的未来能源植物。”
 
这段话,出自2009年9月17日出版的《自然》杂志的一篇新闻,题目是《神奇的野生灌木计划繁华难现》(Wonder weed plans fail to flourish)。
 
被作者Sanderson·K称为“神奇的野生灌木”的,是近些年来名噪一时的能源植物小桐子。小桐子拉丁文名称为“Jatropha curcas”,为大戟科麻风树属半肉质小乔木或大灌木。原产热带美洲,现在亚洲尤其以亚洲中南半岛诸国及我国云贵高原南部的干热河谷地区有集中分布。通常生于海拔600~1200米的平地、丘陵及荒山坡地。它具有很强的抗旱、耐贫瘠的特性,能在石砾质土、石灰岩裸露地生长。野生状态的小桐子,生长迅速,生命力强。在我国又名小油桐、膏桐、麻风树等。
 
Sanderson·K在文章里,援引了多个国家“小桐子”计划在几年前一度轰轰烈烈,但近年大都已踩了急刹车的例子。如伦敦D1油业公司2007年与石油巨头BP公司完成了1.6亿美元的小桐子投资交易,但在2009年7月,BP和D1宣布停止他们预定进行的交易。伦敦新能源基金(New Energy Finance)的分析家哈里·博伊尔(Harry Boyle)说:迄今为止,在140个生物燃料投资项目中,仅有四五个是投在小桐子项目上,“小桐子已经非常安静地离开了”。
 
似乎还有一线希望的曙光,是《自然》杂志刊登的该文章末尾说:“虽然小桐子可能不是一个救世主植物,但通过将大量的沙漠地转化成可赚钱的生物燃料生产基地,在某些发展中国家,小桐子很有可能可以找到属于自己的位置,作为当地的一种替代能源。”英国帝国学院伦敦环境政策中心的赫雷米·伍兹(Jeremy Woods)说:“我们需要找到更有效利用当地商业资源的途径,这样小桐子就能在那里发挥重要的作用。”
 
在中国西南边陲,中国科学院西双版纳热带植物园主任陈进研究员看到《自然》杂志发表的该篇文章,他迅即与植物园从事小桐子研究的徐增富研究员通了电话,并用电子邮件转发给了当时正在广州出差的徐增富。
 
徐增富是陈进的同龄人,1965年出生于江苏兴化,他原在中山大学生命科学学院基因工程教育部重点实验室和有害生物控制与资源利用国家重点实验室工作,从事植物分子生物学和基因工程方面的研究和教学,2008年6月入选中科院“百人计划”。在2008年12月,在陈进主任的倡导下,西双版纳植物园成立了能源植物科研团队,徐增富被任命为该团队的负责人。
 
一如既往推进能源植物科研团队建设
 
从2005年7月起,徐增富担任国际学术期刊Plant Signaling & Behavior的编委;2005年12月,徐增富入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”;2006年11月入选广东省高等学校“千百十工程”省级培养对象。此前他虽然在中山大学也做过一些小桐子研究,并与深圳市东域投资发展有限公司合作在广东韶关进行了初步试验。但看好在中科院西双版纳热带植物园的发展前景,他说服在中山大学出版社工作的妻子,2007年底毅然自己来到了云南边陲,“搞小桐子研究需要有一个较大的野外试验平台,地处大都市的中山大学难以给我提供足够的试验样地”。
 
版纳植物园主任陈进知人善任,对徐增富伸出的橄榄枝也足够诱人,“经过我们的努力,徐增富成为中科院的‘百人计划’入选者,有了300万元启动经费的支持。他夫人担心小孩的教育问题。我就鼓动他的夫人,事业要搞好,家庭也要搞好,科学家不要将‘事业’和‘家庭’分离。他夫人的老家是江苏,我利用同乡关系去他家当说客,首先就是表扬了江苏女性的传统美德”。
 
做植物分子生物学,在西双版纳相对比较困难。徐增富和陈进谈“条件”,希望版纳植物园能够为他在昆明分部提供实验室。“可是昆明分部已经没有多余的房间,我只好退而求其次,说哪怕有个地下室都行。”徐增富说。
 
2007年12月份,徐增富到位之后的第一件事情,就是招聘何慧英老师做实验室主管,在昆明分部筹建实验室,“时任研究所人教处处长的李宏伟(现在是植物园副主任)带我去地下室看,让我挑了2个房间,一共40多个平方米。地下室接收不到手机信号,这倒也让我省心,实验室工作人员可以排除一些外界不必要的干扰。地下室原来堆放杂物,没有排污系统,我们就自建了污水槽,装了排水泵”。
 
“版纳植物园的副主任曹敏研究员很有原则性,我起初提出要在昆明分部建立自己的温室,他说按照中科院院长路甬祥的指示,版纳植物园的建设以园部为主,昆明分部不再扩展科研设施,但考虑到我做转基因植物研究的实际需要,曹敏把自己做实验的温室无偿调剂给我们研究组用,大概有20~30个平方米。”
 
“要鉴定分析小桐子种质资源,创制小桐子突变体,采用不同浓度的多种激素处理小桐子等等,这样就需要很多试验地。陈进主任对我说:科研优先,肯定保证小桐子的用地!可以把植物园已经结了柚子的几百亩地给你们科研团队,但你们也不要一下子就把柚子树都砍掉,需要多少就砍多少。2008年5~6月给了我们第一块试验地5亩,现在我们有60多亩地。可见版纳植物园的上下,对我的工作都给予了足够的支持。”徐增富说。
 
记者问徐增富:“毕竟中科院的文化与大学的文化有一些差异,你加盟版纳植物园之前,有没有与陈进谈过今后对你业务考核的标准?”
 
徐增富付之一笑:“对于未来该怎么考核,来之前我还真没有与陈进及其他领导谈过,我只是想,如果像我这么努力工作的人考核都不能过,那么恐怕80%的人都过不了。”
 
2008年4月,徐增富到版纳植物园工作后不久,云南省委组织部就会同云南省科技厅,推出了《云南省高端科技人才引进计划实施办法》。
 
陈进向记者介绍说:“徐增富本身的条件不错,但2009年申报的人选中,与他一起参与全省竞争的还有Charles Cannon Jr,他是美国得克萨斯理工大学终身副教授,也引进到版纳园全职工作,他在《科学》杂志等国际知名科学期刊发表过多篇高水平论文,引进到版纳园后,他将重点利用基因组测序技术,对热带植物多样性进行深入广泛的研究。云南省要我对他俩的工作进行评价,我把他俩找到我家,对他俩说:‘咱们植物园要确保你们中的一位,最好争取两位都能上,但千万不能抹光头’。答辩会上,我先是把偏重基础研究的Charles Cannon Jr做了介绍,然后话锋一转,说能源植物很重要,对云南省尤其重要。评委之一的云南省科协主席、院士张亚平也很支持。2009年10月,我们的两位候选人都入选了‘云南省高端科技人才’,徐增富得到260万元的经费支持。”
 
无论是《自然》杂志2009年9月发表《神奇的野生灌木计划繁华难现》文章,还是1个月之后云南省给予以徐增富“高端科技人才”的荣誉,陈进和版纳植物园的领导班子面向国家战略需求、面向世界科学前沿,都一如既往、有条不紊地推进着版纳植物园能源植物科研团队的建设。
 
小桐子开花由雄性变雌性
 
“看到徐增富老师转发的《自然》杂志文章,我起初难免有点小小的失落感。”版纳植物园的博士研究生潘帮珍日前对本报记者坦陈,“毕竟国家对小桐子研究已经投了经费,我们的工作刚刚起步,有了一定的研究眉目和进展,难道也会像《自然》杂志提到的那些科研单位,就此走上了一条绝境?”
 
来自广西罗城的潘帮珍是位仫佬族姑娘,她从云南大学生态学本科毕业后,考上了版纳植物园的研究生,就在她原导师工作调动之际,徐增富从中山大学调来植物园,就转投到徐增富老师门下做硕士论文研究,一年后因学业成绩突出,成为了硕博连读的博士生,“徐老师和我见的第一面,就是和我谈小桐子,明确了我未来几年的主攻方向,我也自认为从此就走上了一条艰辛的路”。
 
此前的2007年10月11日,《自然》杂志曾发表过一篇新闻特写,题目是The little shrub that could maybe(《这个小灌木也许能行?很可能行!》),综合分析印度等种植小桐子国家的多方面情况,认为小桐子是一种大有希望的能源植物。潘帮珍看了徐增富推荐的这篇文章,既为小桐子这一未来能替代化石能源的能源植物“也许能行”和“很可能行”欢欣不已,更为自己能师从徐增富这样一位站在科学前沿的导师而庆幸。
 
徐增富通过多年调查研究认为,目前在全世界范围内,作为生物柴油原料植物的小桐子,其种子产量都普遍较低,大面积亩产只有150公斤左右,生产上缺乏优良品种和高产栽培技术措施。“产业超前,研发滞后”,因此大规模提高小桐子的产量,是亟待解决的瓶颈问题。从长远看,必须培育高产高油的优良品种。但对目前已经大规模种植的小桐子,能在短期内见效的方法,是使用植物生长调节剂和采用适宜的栽培管理措施,“小桐子是雌雄同株异花植物,其产量低的主要原因之一是雌花的数量少,大约占总花数的3%~7%,从而导致结果数量少。因此,增加小桐子产量的策略之一,就是要提高其雌花比例”。
 
小桐子蓓蕾初绽时,在其植株上喷洒经过科学调配的植物生长调节剂,就成了2009年春天时节潘帮珍每天要做的“功课”,“我每天骑自行车到版纳植物园的样地里,单程就要半个小时,为节省时间,所以经常午饭就在样地里吃”。
 
2009年5月初的一天,潘帮珍与往常一样在样地工作,当她细心拨开小桐子的花蕾,欣喜地发现:经过前些日子喷洒植物生长调节剂,小桐子开出了以前没见过的雌雄两性花!这意味着小桐子花的性别可通过植物生长调节剂调控,为使小桐子长出更多的雌花提供了可能性,而雌花数量的提高就可以结出更多的、成熟后可以用来榨取燃油的果实!
 
冒着中午的大太阳,潘帮珍顾不上吃午饭,当即打手机把观察结果告诉了在昆明的徐增富,徐增富高兴地说:“这太好了,说明我们的路子是对的!你多拍一些照片先传给我,我过几天马上也会到样地里来看!”
 
第一批利用喷洒开花调节剂,发现有一个浓度的处理有两性花,徐增富指导潘帮珍调整了调节剂的浓度和处理时间,2009年5月在样地里其他的小桐子上面喷洒,6月底,所有的处理均出现两性花,更可喜的是,发现了更多的小花和雌花;7月和8月的样地实验,同样证明了他们的方案是可行的!
 
“赏识教育”和团队协作
 
实验有了明显的效果,徐增富约请陈进也到植物园的样地里看。听说具体实验是潘帮珍做的,陈进让徐增富通知潘帮珍也到样地里来。这天是星期天,本来潘帮珍要去参加本研究组职工普智宇的婚礼,为他的傣族新娘当伴娘,接到徐增富的电话,正在化妆的她赶紧换下伴娘的礼服、穿上工作的迷彩服。
 
陈进在样地实际查看时,为穿着迷彩服的潘帮珍拍了一张照片。
 
说起如何在中科院培养研究生,徐增富讲了一个小故事:“潘帮珍在硕士转博士的答辩时,我说她如果没有把那么多时间用在打球上,可能学业会更出色。陈进不太同意我的观点,认为应该实行‘赏识教育’,更多地发现学生的长处并加以鼓励。陈进认为‘赏识教育’下的学生,活得比较‘舒展’、自信。陈进在样地里亲自为潘帮珍拍了一张照片,明显有着她准备去当伴娘的涂抹了口红的痕迹,也可以说是一种他的‘赏识教育’吧!”
 
潘帮珍在接受记者采访时说:“我刚读研究生时,如果要在版纳待这么长的时间,我会不太乐意,但是现在我的心已被小桐子牢牢拴住了,即便有时到了昆明,也惦着赶紧回到版纳。”
 
潘帮珍的男友也是版纳植物园的博士生,从某种程度上说,潘帮珍现在惦记小桐子的程度,已经超过了惦记男朋友,“刚接触小桐子时,我想:这种小灌木能够在贫瘠的土地上生长就已经不容易,我们却还要让它多开花、多结果!现在对小桐子的研究,可以说是‘黎明前的黑暗’,关键要看我们的决心和毅力!”
 
“在我来版纳植物园之前,陈进主任在他牵头的一个中科院知识创新工程重要方向项目中,已安排人员开展利用植物生长调节剂处理小桐子的研究工作。大约一年前我的博士生潘帮珍在这方面的研究取得了突破后,现在我们研究组又增加3位研究人员和研究生,围绕此课题开展系统深入的分子机理方面的研究,获得可用于小桐子转基因育种的功能基因,为培育高产的小油桐优良品种奠定基础。现在我们这个能源植物科研团队的合作非常愉快。”徐增富向本报记者介绍。
 
对能源植物科研团队的另外三个研究组的组长,陈进逐个做了点评:方真1999年至2007年在加拿大麦吉尔大学能源研究组工作,入选“百人计划”来到版纳植物园后,主要从事热化学转化生物质和生物柴油的研究。另外一位“百人计划”入选者刘爱忠,版纳植物园引进他的一个重要原因,是他原来的研究组是美国的向日葵分子育种中心。向日葵和小桐子产油的道理相似。他受到世界上先进的生物油料相关的训练后,加盟到这个团队,重点主攻油代谢相关的机理和途径,也为将来分子育种提供一些知识创新的贡献。杨清自1992年7月参加工作以来,一直在版纳热带植物园从事植物引种驯化与园林园艺、资源植物的遴选与开发利用等工作。杨清现在也是植物园的科技处副处长,我们希望他对能源植物诱变育种及能源植物规模种植的产业技术上能够作出贡献。
 
陈进曾多少带点调侃地对徐增富说:“不是说你当了‘团长’之后大家就都得听你的,这需要一个相互磨合的过程。要有一个不求索取只讲给予的良好心态。借个什么仪器,给!要些项目经费,给!能源植物科研团队的杨成源副研究员,前几年在小桐子良种选育与示范中,已取得的一些宝贵经验也值得借鉴和学习,这样大家才