作物“養樂多”

魯妮

海藻不僅能夠改良土壤，還能直接作用于蔬菜等作物本身，促進其根的生長發育，促進其光合作用，增加果實產量。海藻是怎么做到的呢？在第21屆雷力平衡農業國際論壇上，中國農業大學園藝學院教授郭仰東就發表了關于海藻中的褐藻寡糖提高作物抗逆性和免疫性的研究報告。褐藻寡糖是什么糖呢？它到底有什么神奇的能力呢？

褐藻寡糖的“超能力”

糖類物質根據分子聚合度的大小可以分為單糖、寡糖和多糖。只有1個糖原單位的叫作單糖，生活中常見的葡萄糖就是單糖;具有10個以下糖原單位的叫作寡糖，由更多糖原單位組成的糖則稱為多糖。早在1990年，就有科學家提出寡糖對植物的生長發育具有調控作用，向農作物噴施寡糖及其衍生物可以提高作物產量和質量。

褐藻寡糖是由褐藻中的褐藻膠通過氧化降解、酸水解或者裂合酶降解而得到的小分子量片段。作為海洋寡糖的一種，褐藻寡糖在調節作物生長時不會造成環境污染，海洋寡糖可以自行降解，與傳統的農藥和化肥相比，具有高藥效、高肥效、高環保性等優點。

褐藻寡糖的“超能力”已經得到多個實驗的證明。劉瑞志[1]研究發現，在低溫逆境時，寡糖處理能迅速增強其抗逆酶類，對引起細胞損傷的物質進行清除，從而提高植物的抗逆能力。此外，褐藻寡糖可以明顯提高植株的抗病毒能力，在抗白粉病研究中發現，褐藻寡糖不能抑制白粉病菌的生長，而是通過提高植株的體內抗逆酶類，達到抗病的效果。馬蓮菊等[2]用豌豆種子和幼苗實驗，發現褐藻寡糖對豌豆種子萌發和幼苗生長有促進作用，種子發芽率升高，幼苗中葉綠素含量增高、葉片凈光合速率增加，并且低濃度的褐藻寡糖的效果優于高濃度的褐藻寡糖。郭仰東等[3]則將褐藻寡糖噴施在黃瓜幼苗葉片上，探索不同分子量的褐藻寡糖對黃瓜幼苗的生長情況以及生理特性的影響，研究發現，褐藻寡糖處理過的黃瓜幼苗株高、莖粗、葉片中的葉綠素含量提高，且不同分子量的褐藻寡糖對黃瓜的促生長效果存在差異，分子量為8000的處理效果最好。

海藻中其他提高作物產量的物質

除了褐藻寡糖以外，海藻中還有許多其他植物激素可以促進農作物生長，如生長素、赤霉素、細胞分裂素和脫落酸等。

此外，海洋藻類以及海藻提取物中的甜菜堿對植物同樣能夠產生多重功效。甜菜堿主要存在于甜菜中，起初和甘蔗一樣被用于提取蔗糖，后來，它的功效被慢慢發現，其對植物抗鹽堿、耐寒十分重要，近代還被用于清潔類護膚品的制造。其實，甜菜堿不只存在于甜菜中，它還廣泛存在于海藻中，而且研究表明，褐藻中的甜菜堿含量不受季節的影響。海藻中的甜菜堿本身對藻類是起保護作用的一種物質，使藻類能夠抵抗外界環境帶來的不良影響。甜菜堿雖然不屬于“經典”的植物激素，但其能增強植物的抗旱能力、抗高鹽能力，提高葉片中的葉綠素含量，增加農作物的產量。

多種生物技術提高蔬菜品質

不論是對褐藻寡糖的研究，還是對海藻中其他促進作物生長的物質的研究，都是為了提高蔬菜的產量和品質，這也正是郭仰東所研究的。現在，還有多種生物技術被應用于作物的生產和提質中。

對于海藻及其提取物的研究是郭仰東研究的一個縮影。郭仰東說，他們使用了一些最近20年比較新的技術，例如，分子生物學技術和現代生物技術，來提高蔬菜品質，有些技術目前還處于研發狀態，農業部并沒有直接允許種植轉基因材料和產品。但一些特定的生物技術，如基因編輯技術，現在被廣泛應用。基因編輯技術實際上并沒有轉基因的內容，它是通過編輯植物體內存在的某個基因，讓這個基因沉默不表達來達到使作物改良、獲得更高品質的目的。在這個過程中，并沒有外源基因的導入，這樣也避免了轉基因作物可能存在的危害。在郭仰東看來，這可能是將來做植物生物技術以及園藝作物生物技術的重要研究方向。

此外，植物基因克隆技術也在玉米、水稻、大豆等多種作物中進行了實踐，克隆了許多與作物產量、抗性等相關的基因。植物基因克隆技術到底是什么呢？郭仰東以番茄為例進行了介紹，一顆番茄在生長過程中會遇到很多麻煩，比如水分缺乏，華北地區比較缺水，大水漫灌不現實。怎樣能在不影響產量和品質的前提下給番茄少澆幾次水呢？這就需要設計培育一些相對抗旱節水的番茄品種。郭仰東說：“我們發現植物里有一些特定的基因在控制水分的消耗，我們讓這些基因努力工作，這樣植物對水的需求就可能下降，成為節水型番茄。”

高通量分子標記輔助育種技術也是目前的熱點技術，備受關注，我國建立了多個高通量分子育種實驗室，來輔助與加速傳統育種。高通量分子育種主要是通過分子標記技術對植物的基因（與產量、抗病等相關的）進行檢測標記，篩選出性狀優良的植株。高通量則意味著可以大規模、快速地檢測材料的性狀。北京通州國際種業園區高通量分子育種實驗室主任張東峰介紹，傳統育種需要將植株種植到地里，再通過肉眼觀察植株的性狀，來選擇一些高產、抗病的材料，這種方式效率不高，周期很長，而高通量分子育種則能在往地里種之前就快速檢測出該植株是否高產和抗病，極大地提高了育種效率，在一定面積的土地里種植更多、優質的植株。

技術推廣與科普需要堅持

從食物短缺到豐衣足食，現在公眾更多的是對農產品的質量、營養與安全的關注，然而，公眾對作物的培育與新技術在農作物中的應用并不那么了解，導致了不必要的誤解與恐慌。俗話說，病從口入，公眾有這樣那樣的擔心也不奇怪。郭仰東說，很多人在微信上和朋友圈發表或轉發一些“科學”信息，說小番茄就是轉基因番茄，紫薯也是轉基因來的。其實，并不是這樣，常有人轉發這種假科普，是因為公眾非常缺乏這方面的知識。小番茄和紫色的紅薯并不是轉基因的，它們就是番茄和紅薯里的一個天然種質材料。面對這種情況，科普非常重要。“公眾需要提高自己的知識素養，同時，相關領域的研究專家也應該不斷給公眾宣傳科普這方面的知識”，郭仰東說。

除了面向公眾的科普，面向農業一線的生產管理人員的技術推廣也同樣重要。郭仰東曾經參加過貴州晴隆縣和望謨縣的定點幫扶工作，和高校、研究所的技術專家去做農業技術方面的推廣和扶貧。當地農戶種植蔬菜的方式比較粗放，如果能應用一些蔬菜種植的技術，進行更好的管理，就能形成一定規模，銷售到超市，提高農業產值，這對當地農戶也是非常好的增收途徑，郭仰東給當地農戶介紹了相關的技術和模式。郭仰東離開貴州后，農戶們還向他要了資料，他也寄過去一些材料。郭仰東說：“這種定點技術推廣是一種很好的模式，但需要長年累月的堅持，并且要做得系統化，不是說去一次就可以了。如果不同高校與研究所可以統一起來，定好制度，排好時間表，組織大家定時去進行技術推廣，將會更有效果。”

薦單位： 北京農學會