创新林木细胞工程技术助推良种繁育产业革命

文|唐国勇 中国林业科学院 编辑|王雯惠

创新林木细胞工程技术助推良种繁育产业革命

文|唐国勇 中国林业科学院 编辑|王雯惠

科技改变生活，创新引领未来。林以种为本，种以质为先。林木种苗的单细胞繁育技术，不仅为林业生产快速提供大量良种壮苗，而且能在生态文明和美丽中国建设中发挥更加重要的作用。

项目名称：林木良种细胞工程繁育技术及产业化应用

完成单位：南京林业大学等

专家简介

施季森 1952年12月生，江苏省启东人，中共党员，林木遗传育种学教授、博士生导师。1981年南京林产工业学院(现南京林业大学)林木遗传育种专业研究生毕业，获硕士学位，1989年赴美国奥本大学细胞科学中心研修生物技术，1992年分赴加拿大Alberta大学遗传实验室和美国阿肯色大学遗传工程实验室从事分子遗传合作研究。历任南京林业大学科研处副处长、研究生部主任、学校副校长。林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室主任、国家林业局南方林木种子中心主任。中国林学会常务理事、育种分会副理事长、江苏遗传学会副理事长等职。

林木良种是林业发展和生态建设的基石。由于林木寿命长、进入开花结实的“育龄”晚，林木育种周期长，良种生产和供应的不足，严重制约了人工林发展速度。

为解决需求量大，尤其是难以用常规种子快速繁殖的林木良种的供应，加速林业产业发展，南京林业大学施季森教授研究团队为此倾注了18个春秋。

18载栉风沐雨 破难关

18年前，正是现代生物技术产业如火如荼兴起的年代。施季森教授研究团队系统分析了国内外生物技术的发展趋势，根据“植物细胞具有全能性以及动物‘干细胞’可调控理论，提出通过细胞工程技术——即“林木体细胞胚胎发生和植株再生技术”的创新，改变林木种苗传统繁殖方式，实现“给我一个细胞，还您一片森林’的林木种业产业革命的目标，并以常规技术繁育效率低，种苗社会需求量大的杂交鹅掌楸为代表性树种，开展细胞工程种苗繁育技术的攻关之路。

18个春秋，团队成员正是在这一创新理念和目标的激励下，在国家科技攻关、科技支撑和国家林业局重点创新等项目连续支持下，与国有上市公司——福建金森集团等一批企事业单位合作，坚持不懈，攻克了一道道技术难关。通过林木体细胞胚胎发生的高频诱导、同步发生技术体系创新、林木细胞工程应用的繁殖材料集成创新、林木细胞工程育种的理论创新和细胞工程种苗规模化繁育技术产业化应用创新，形成了具有自主知识产权的核心技术体系，是我国首个应用体细胞胚胎发生和植株高效再生技术，实现林木种苗产业化的项目。新兴的细胞工程种苗繁育技术，迅速在国内外引起了强烈反响、受到广泛赞誉，结出了令人瞩目的硕果。在2017年1月9日召开的2016年度国家科学技术奖励大会上，“林木良种细胞工程繁育技术及产业化应用”荣获2016年国家科技进步二等奖。

通常，优良品种的“原种”或杂交产生的杂种胚的数量是有限的，但从杂种胚分离的体细胞在离体人工培养条件下可高效“自我增殖”、长期保存利用。如此，有限的“祖系胚性细胞”通过项目的创新技术和工厂化规模设施的不断扩增，演变为无数个甚至是海量的“子系种胚”细胞，并沿着如“祖系胚性细胞”经历过的“种胚”途径，发育成无数“人造种胚”，进而培育成一批批茁壮的苗木和参天大树。这一技术体系的创新，不仅从根本上改变了传统的种苗繁殖方式，而且具有繁殖材料来源广泛、胚性细胞增殖系数高、成苗时间短的特点。

团队在以杂交鹅掌楸为先导树种开展细胞工程种苗繁育取得成功以后，又迅速将核心发明专利技术，经过改造和优化，推广应用到其他重要树种上。先后实现了杉木、马尾松、湿加松、福建柏，枫香、七叶树、福建山樱花等重要针阔叶树种体胚发生和植株再生，形成了20多项国家发明专利，建立了林木体细胞胚胎和再生植株的通用技术平台，使得“以工业化的理念推进我国林木种业的现代化”进程成为现实。

校企合作 实现工业化生产

2013年，福建金森集团与南京林业大学签订了全面战略合作协议。“杂交鹅掌楸良种细胞工程育苗项目，作为首选高新技术项目启动建设，”福建金森集团董事长王国熙说，“从项目总体设计、项目招标、工程建设、安装、调试，以及技术人员的岗位培训等各项工作仅仅用了6个多月，占地5000平方米、年产2000万株细胞工程种苗的高洁净度现代化细胞工程中心、15000平方米的现代化温室……，国内外技术设备最先进、产能最大的细胞育苗中心落成投产；又3个月后，第一批杂交鹅掌楸细胞工程种苗从生产线上下线进入智能温室炼苗。杂交鹅掌楸由杂交育获得种子到成苗造林的时间，由3～4年缩短为3～4个月。单位时间和空间育苗产出效率提高了100多倍。”

项目建设的成效，不仅取得了显著的经济效益，也产生了重要的社会影响。2015年，金森集团的细胞育苗中心成为“福建省科技和人才强县示范基地”、“林业资源培育企业转化先进科技成果典型”；2016年，福建省科技厅批准依托集团建设“福建省林木细胞育苗（企业）工程中心”。高新技术，不仅为集团森林资源培育品质提升、生态和物种多样性的丰富提供了有力技术支撑，也为集团面向林区和革命老区，开展就业精准扶贫、生态产业扶贫长效扶贫，为农民增收及脱贫、致富，走出了一条新路。

谈到未来的研究重点，施季森教授说：“我们期望通过林木细胞胚胎发生和植株再生技术方面更多的技术难关的突破，与企业一起，把更多的基础和应用基础研究成果，发展为产业化的通用基础平台、现代化的规模生产技术平台以及技术管理平台。团队在林木良种细胞工程技术繁育技术的产业化应用方面，还仅仅迈出了一小步。团队未来的理想目标是，通过不断探索、创新、研发更多的重要树种良种的细胞工程种苗繁育技术；也在期待着更多有志于发展现代林木种业的企业和实业资本介入，共创一片新天地，为推动整个国家林木种业产业的现代化做出应有的贡献。”

科技改变生活，创新引领未来。林以种为本，种以质为先。林木种苗的单细胞繁育技术，不仅为林业生产快速提供大量良种壮苗，而且能在生态文明和美丽中国建设中发挥更加重要的作用。