探秘植物快繁育种“梦工厂”
——周口师范学院植物遗传与分子育种重点实验室参观记
来源: 周口日报 时间: 2025-05-07 09:05:18 访问量:0

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  “太不可思议了!这些小瓶子里竟分别藏着上万株野菊、三叉苦、人参、冀张薯幼苗!”近日,在周口师范学院植物遗传与分子育种重点实验室,记者跟随实验室主任徐克东教授的脚步,见证了植物快速繁殖技术创造的生命奇迹。透过晶莹剔透的培养瓶,各种植物嫩绿的幼苗在无菌培养基中舒展身姿,宛如灵动的绿色精灵,无声诉说着科技与生命交融的奇妙故事。

  这座成立于2009年的实验室,依托河南省植物学重点学科和周口市作物遗传改良工程技术中心,十余年来一路攻坚克难。其中,由周口师范学院牵头申报的“植物高效再生与遗传转化技术建立及应用”项目,斩获2022年度河南省技术发明奖一等奖,实现了周口市在河南省自然科学“三大奖”上零的突破。作为河南省作物分子育种与生物反应器重点实验室,这一成绩在周口师范学院发展史上意义重大,也为该校建设高水平应用型大学树立了重要里程碑。

  快繁技术:赋能产业 服务地方

  走进实验室,一排排培养架整齐排列,透明玻璃瓶内的幼苗郁郁葱葱,宛如一片微型“绿色森林”。恒温恒湿的环境控制设备、智能光照系统,以及严格的无菌操作流程,构建了植物快速繁殖的“理想王国”。

  “传统植物育种就像一场漫长的马拉松。”徐克东拿起一个易拉罐大小的培养瓶介绍道,“瓶中的每株冀张薯幼苗都能快速发育,一个瓶子能培育上万株甚至上百万株!以罗汉果为例,从播种到成苗需要3至4个月,而我们的快繁技术能将周期缩短至45天。”他进一步解释,快繁技术的核心在于利用植物细胞,通过优化培养基成分等方式,让植物在短时间内实现几何级数的快速繁育。

  在药用植物领域,快繁技术成为满足药企需求、保障原料供应的“关键钥匙”。“许多药用植物自身繁殖能力弱,药企需要大量原料时,传统方式根本无法满足。”徐克东举例说,“像野菊、三七,过去经常面临原料短缺。现在,我们通过实验瓶实现了大批量生产,与三九华润集团的合作正在稳步推进。”目前,实验室已与70多家企业建立合作关系,针对不同药用植物的特性,研发个性化快繁方案,有效缓解市场供需矛盾,为医药产业发展提供了坚实支撑。

  在植物脱毒方面,快繁技术成效显著。徐克东指着怀地黄幼苗解释:“有些植物携带的病毒虽不危害人体,却严重影响品质和产量。通过快繁过程中的脱毒操作,我们培育出无病毒种苗,不仅使其产量提高,药用成分含量也大幅增加。”实验室建立了一套完善的病毒检测体系,运用分子生物学技术,能够精准检测和去除植物体内的病毒。以马铃薯为例,经过脱毒处理的种苗,生长过程中薯块增产提质效果显著,营养价值更高,有力推动了马铃薯产业升级。

  十年攻关:聚焦创新 实现突破

  在植物快繁技术取得显著成效的同时,实验室在植物遗传转化领域的突破更令人瞩目。项目团队聚焦“优异基因资源发掘与种质创新、作物分子设计与新品种选育、植物再生遗传转化技术创新与生物反应器构建、农作物生长调控与保护”四个核心研究方向,开展深入研究。

  “植物高效再生与遗传转化技术建立及应用”项目的成功,凝聚了科研团队十余年的心血。这期间,团队成员经历了无数次失败,仅在类蛙卵体干细胞体系的研发中,就进行了超过500次的培养基配方调整和300余次的基因导入实验。但他们始终坚信,只要坚持不懈,就一定能攻克难关。

  项目团队在国际上首次诱导并命名了类蛙卵体、类块根体、类珠芽体三种新型植物体细胞胚结构,其中类蛙卵体干细胞高效转基因体系更是国际首创。“这就像找到了植物遗传转化的新‘密码’。”徐克东兴奋地说,“通过这套体系,我们在239种植物(涵盖多种常见农作物、药用植物等)中的转化率能达到90%以上,最高可达100%,这是植物遗传转化领域的重大突破。”

  在实验室,记者参观了“激光共聚焦显微镜”。工作人员现场操作,通过高分辨率成像技术,展示了植物细胞内基因的定位与表达过程。“这台设备能帮助我们精准找到目标基因,就像在细胞的‘迷宫’里导航,为基因编辑和种质创新提供关键数据支持。”团队成员李晓丽博士介绍道。

  此外,实验室配备的超低温冰箱,最低温度可达-80℃以下。“如果暂时不想让植物生长,就可以将干细胞放入冰箱冷冻休眠。等到需要时再取出,它们就能继续生长,这种技术对于种质资源保存和科研实验周期调控至关重要。”徐克东说。

  凭借这些成果,该项目荣获2022年度河南省技术发明奖一等奖实至名归。以中国工程院张新友院士为组长的评审委员会一致认定,该项目达到国际领先水平。

  创新不止:孕育希望 再攀高峰

  在植物快繁和遗传转化领域取得的一系列成果,为实验室的进一步发展奠定了坚实基础。如今,植物遗传与分子育种重点实验室正带着这些成果,逐步搬迁至学校新建设的伏羲实验室,向着更高的目标进发。

  “十几年来,从第一代建设者李成伟教授开始,项目团队用火热的青春在小小的植物细胞里做出了大文章。”徐克东感慨地说,“一群年轻科研工作者将科研扎根于实践,在祖国大地上留下坚实的科研足迹,十年蝶变,一路高歌。”

  回顾科研历程,其中的艰辛不言而喻。不经一番寒彻骨,哪得梅花扑鼻香。科学研究是个苦活儿、累活儿,不浇足汗水,希望之苗又怎会茁壮成长?

  在徐克东教授带领下,记者参观了新场地。新实验室拥有全自动植物培养系统等一系列高端科研设备。“虽然新设备更先进,但植物快繁始终是我们的核心竞争力。新的实验平台将为技术推广和成果转化提供更大空间。”徐克东说。

  不仅如此,目前实验室的快繁技术成果广泛应用于医药、农作物等领域,他们培育的幼苗可在全国各地种植基地茁壮成长。

  实验室内,学生们专注于实验操作和论文撰写。“徐克东教授培养的学生,80%都考上了研究生。”一名研究生说,“我们将沿着徐教授的脚步,深耕植物快繁领域,传承科研精神,为种业发展贡献力量。”

  实验室十分注重人才培养,已建立了完善的人才培养体系,除理论教学和实验指导外,鼓励学生参与科研项目,培养他们的创新能力和实践能力,拓宽学生的学术视野。许多学生在参与科研项目的过程中取得了优异成绩。

  周口师范学院植物遗传与分子育种重点实验室植物快繁技术不仅培育着万千幼苗,更孕育着种业创新发展的无限希望。“我们的科研团队将立足河南、面向全国,围绕粮食安全需求,以主要作物为研究对象,打造河南省生物农业技术研发与人才培养高地,为产业发展提供有力支撑。”徐克东自信地告诉记者。(记者 王吉城)

责任编辑:孙安平