“普瑞楊”的奧秘

韓巧

“世界上最遠(yuǎn)的距離，不是生與死，而是我就在你面前你卻看不見，多少?gòu)埧∏蔚哪樋锥肌苍诹丝谡值暮竺??！本W(wǎng)友的調(diào)侃反映的是當(dāng)下的霧霾天氣。

為了應(yīng)對(duì)霧霾，政府官員、專家學(xué)者、兩會(huì)代表委員、民間人士紛紛提出多種疏堵辦法：減少源頭排放、清理建筑工地、汽車限號(hào)行駛、增加霧霾吸收、戴面具口罩等等。

PM2.5顆粒物是構(gòu)成霾的主要成分，對(duì)人體的傷害最大，因此，治理霧霾的關(guān)鍵是解決PM2.5問題。而PM2.5顆粒則主要由硫和氮的氧化物轉(zhuǎn)化而成。通過有效降低霧霾中主要毒素二氧化硫的含量可以達(dá)到改善空氣質(zhì)量的目的。中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)新技術(shù)研究所首席專家、博士生導(dǎo)師萬賢崇，河南省濮陽(yáng)市林科院教授級(jí)高級(jí)工程師張存義等通過10年潛心研究，選育出了一種能夠有效降解霧霾中二氧化硫的楊樹新品種——“普瑞楊”。

中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院新技術(shù)研究所首席專家、博士生導(dǎo)師萬賢崇（左），與“普瑞楊”的發(fā)現(xiàn)及培育者、河南省濮陽(yáng)市林科院教授級(jí)高級(jí)工程師張存義在河南省濮陽(yáng)“普瑞楊”育苗基地。

林場(chǎng)中的一次偶然事件

2004年，在河南省濮陽(yáng)市南樂縣城關(guān)鎮(zhèn)古計(jì)固林場(chǎng)，張存義的一個(gè)親戚種植了一大片“歐美107楊”（一種常見楊樹）速生林。由于上風(fēng)口建設(shè)有3處排放高濃度二氧化硫氣體的二硫化碳廠，導(dǎo)致幼樹大面積死亡，只剩下唯一一棵存活的楊樹。神奇的是，這棵唯一存活的楊樹不僅沒有死亡，而且生長(zhǎng)旺盛。見此情景，農(nóng)場(chǎng)主人喊來張存義，一問究竟。

從事30年林業(yè)研究的張存義敏感地意識(shí)到，這是人類發(fā)現(xiàn)一種新樹種的奇遇?！拔腋懔艘惠呑恿謽I(yè)，對(duì)這一現(xiàn)象非常好奇，我一定要把其中原因找出來，興許會(huì)有一個(gè)重大的發(fā)現(xiàn)?！被貞浧甬?dāng)時(shí)的情景，張存義依然激動(dòng)萬分。

偶然存在于必然當(dāng)中。

2006年春天，萬物生長(zhǎng)的季節(jié)。河南省濮陽(yáng)林科所（現(xiàn)濮陽(yáng)市林科院）把這一現(xiàn)象作為自選課題開始了初始研究。同年3月，課題組將這株楊樹作為母樹，采條硬枝扦插，開始進(jìn)行無性系苗木的形態(tài)特征觀察、育苗試驗(yàn)，然后進(jìn)行試驗(yàn)林和示范林的營(yíng)造。經(jīng)過連續(xù)5年的試驗(yàn)證明，楊樹表現(xiàn)出穩(wěn)定的遺傳性能，除具有歐美107楊的速生、易繁、造林成活率高、樹干通直、抗逆性強(qiáng)、材質(zhì)優(yōu)良等特征外，最獨(dú)特的性能是它能在高二氧化硫污染環(huán)境中存活且生長(zhǎng)旺盛。這種高抗硫楊樹無性系命名為“pure”楊（意為“純凈的”）——“普瑞楊”。

依靠國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室探究抗硫驅(qū)霾奧秘

為什么“普瑞楊”能有這樣的表現(xiàn)？帶著疑問，2006年5月張存義找到了國(guó)家最權(quán)威的研究團(tuán)隊(duì)——中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院（下稱“中國(guó)林科院”）。當(dāng)年，中國(guó)林科院林業(yè)新技術(shù)研究所首席專家、博士生導(dǎo)師萬賢崇博士恰好剛剛特聘回國(guó)，懷著一腔報(bào)國(guó)熱血和創(chuàng)業(yè)激情，萬賢崇非常高興地加入了“普瑞楊”系統(tǒng)研究隊(duì)伍。張存義提供苗木和室外試驗(yàn)場(chǎng)地，萬賢崇負(fù)責(zé)制定整體攻關(guān)方案，并夜以繼日地展開了對(duì)其抗硫吸硫轉(zhuǎn)硫驅(qū)霾奧秘的機(jī)理探究。

2007年7月，他們依據(jù)大樹苗木抗性一致的原理，在河南省濮陽(yáng)市華龍區(qū)孟軻鄉(xiāng)后鐵爐村張志合苗圃地里做了“普瑞楊”和“歐美107楊”二氧化硫熏氣試驗(yàn)：用竹竿搭建9立方米方形架框，四周用聚乙烯塑料圍上，邊緣外圍封土形成密閉的試驗(yàn)大棚。通過對(duì)大棚內(nèi)充進(jìn)去不同濃度的二氧化硫進(jìn)行熏氣對(duì)比，證實(shí)“普瑞楊”忍受高濃度二氧化硫環(huán)境的能力比“歐美107楊”強(qiáng)，其差異達(dá)極顯著性（在“普瑞楊”葉片未受一點(diǎn)危害的高濃度二氧化硫環(huán)境下，“歐美107楊”葉片受害率達(dá)到42.6%）。

2009年4月開始，萬賢崇他們把“普瑞楊”、“歐美107楊”冷凍鮮葉樣品，多次帶回北京進(jìn)行氣孔結(jié)構(gòu)差異和生化防御系統(tǒng)差異研究。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，“普瑞楊”葉片氣孔長(zhǎng)度比“歐美107楊”長(zhǎng)30%;氣孔寬度比“歐美107楊”寬9.3%;氣孔開度比“歐美107楊”大53%;氣孔密度比“歐美107楊”小55%。由于二氧化硫主要通過氣孔進(jìn)入到植物體內(nèi)，上述研究結(jié)果表明，“普瑞楊”體內(nèi)吸收存放轉(zhuǎn)化二氧化硫的空間大、地方多。

研究結(jié)果同時(shí)表明，“普瑞楊”在高濃度二氧化硫環(huán)境中未出現(xiàn)受害癥狀的原因，主要是其體內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）活性比“歐美107楊”強(qiáng)19.1%，還原性谷胱甘肽（GSH）含量比“歐美107楊”高32.8%的緣故。這兩種酶對(duì)二氧化硫的作用，前者負(fù)責(zé)大量吸進(jìn)，后者負(fù)責(zé)大量轉(zhuǎn)化，將吸進(jìn)體內(nèi)的有毒氣體二氧化硫轉(zhuǎn)化成對(duì)植物生長(zhǎng)有用的硫酸根離子。這說明“普瑞楊”不僅僅是抗硫，把大量有毒氣體二氧化硫擋在體外，而且能把它吸進(jìn)體內(nèi)再適時(shí)轉(zhuǎn)化成有用的成分。

2009年5月，又在河南省濮陽(yáng)市華龍區(qū)二氧化硫熏氣重復(fù)試驗(yàn)后，進(jìn)行了光合作用等指標(biāo)測(cè)定。結(jié)果表明，由于“普瑞楊”葉片大、角質(zhì)層厚，即使在高濃度二氧化硫環(huán)境下，也能維持比“歐美107楊”更高的光合作用速率。

上述研究成果，已分別于2011年和2012年發(fā)表在國(guó)家核心期刊《林業(yè)科學(xué)》權(quán)威雜志上?！捌杖饤睢辈粌H抗硫，而且吸硫轉(zhuǎn)硫，得到社會(huì)公認(rèn)。

2013年至2014年期間，河南省濮陽(yáng)市環(huán)保部門在濮陽(yáng)市國(guó)電廠院內(nèi)進(jìn)行了“普瑞楊”示范林內(nèi)外空氣中有毒氣體二氧化硫測(cè)定。檢測(cè)顯示，空曠地上的空氣中二氧化硫含量是“普瑞楊”示范林內(nèi)的2.44倍。

如今，萬賢崇、張存義帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)又開始了“普瑞楊”抗硫吸硫轉(zhuǎn)硫驅(qū)霾規(guī)律更深更高層次奧秘的探索……