作物“养乐多”

鲁妮

海藻不仅能够改良土壤，还能直接作用于蔬菜等作物本身，促进其根的生长发育，促进其光合作用，增加果实产量。海藻是怎么做到的呢？在第21届雷力平衡农业国际论坛上，中国农业大学园艺学院教授郭仰东就发表了关于海藻中的褐藻寡糖提高作物抗逆性和免疫性的研究报告。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”

糖类物质根据分子聚合度的大小可以分为单糖、寡糖和多糖。只有1个糖原单位的叫作单糖，生活中常见的葡萄糖就是单糖;具有10个以下糖原单位的叫作寡糖，由更多糖原单位组成的糖则称为多糖。早在1990年，就有科学家提出寡糖对植物的生长发育具有调控作用，向农作物喷施寡糖及其衍生物可以提高作物产量和质量。

褐藻寡糖是由褐藻中的褐藻胶通过氧化降解、酸水解或者裂合酶降解而得到的小分子量片段。作为海洋寡糖的一种，褐藻寡糖在调节作物生长时不会造成环境污染，海洋寡糖可以自行降解，与传统的农药和化肥相比，具有高药效、高肥效、高环保性等优点。

褐藻寡糖的“超能力”已经得到多个实验的证明。刘瑞志[1]研究发现，在低温逆境时，寡糖处理能迅速增强其抗逆酶类，对引起细胞损伤的物质进行清除，从而提高植物的抗逆能力。此外，褐藻寡糖可以明显提高植株的抗病毒能力，在抗白粉病研究中发现，褐藻寡糖不能抑制白粉病菌的生长，而是通过提高植株的体内抗逆酶类，达到抗病的效果。马莲菊等[2]用豌豆种子和幼苗实验，发现褐藻寡糖对豌豆种子萌发和幼苗生长有促进作用，种子发芽率升高，幼苗中叶绿素含量增高、叶片净光合速率增加，并且低浓度的褐藻寡糖的效果优于高浓度的褐藻寡糖。郭仰东等[3]则将褐藻寡糖喷施在黄瓜幼苗叶片上，探索不同分子量的褐藻寡糖对黄瓜幼苗的生长情况以及生理特性的影响，研究发现，褐藻寡糖处理过的黄瓜幼苗株高、茎粗、叶片中的叶绿素含量提高，且不同分子量的褐藻寡糖对黄瓜的促生长效果存在差异，分子量为8000的处理效果最好。

海藻中其他提高作物产量的物质

除了褐藻寡糖以外，海藻中还有许多其他植物激素可以促进农作物生长，如生长素、赤霉素、细胞分裂素和脱落酸等。

此外，海洋藻类以及海藻提取物中的甜菜碱对植物同样能够产生多重功效。甜菜碱主要存在于甜菜中，起初和甘蔗一样被用于提取蔗糖，后来，它的功效被慢慢发现，其对植物抗盐碱、耐寒十分重要，近代还被用于清洁类护肤品的制造。其实，甜菜碱不只存在于甜菜中，它还广泛存在于海藻中，而且研究表明，褐藻中的甜菜碱含量不受季节的影响。海藻中的甜菜碱本身对藻类是起保护作用的一种物质，使藻类能够抵抗外界环境带来的不良影响。甜菜碱虽然不属于“经典”的植物激素，但其能增强植物的抗旱能力、抗高盐能力，提高叶片中的叶绿素含量，增加农作物的产量。

多种生物技术提高蔬菜品质

不论是对褐藻寡糖的研究，还是对海藻中其他促进作物生长的物质的研究，都是为了提高蔬菜的产量和品质，这也正是郭仰东所研究的。现在，还有多种生物技术被应用于作物的生产和提质中。

对于海藻及其提取物的研究是郭仰东研究的一个缩影。郭仰东说，他们使用了一些最近20年比较新的技术，例如，分子生物学技术和现代生物技术，来提高蔬菜品质，有些技术目前还处于研发状态，农业部并没有直接允许种植转基因材料和产品。但一些特定的生物技术，如基因编辑技术，现在被广泛应用。基因编辑技术实际上并没有转基因的内容，它是通过编辑植物体内存在的某个基因，让这个基因沉默不表达来达到使作物改良、获得更高品质的目的。在这个过程中，并没有外源基因的导入，这样也避免了转基因作物可能存在的危害。在郭仰东看来，这可能是将来做植物生物技术以及园艺作物生物技术的重要研究方向。

此外，植物基因克隆技术也在玉米、水稻、大豆等多种作物中进行了实践，克隆了许多与作物产量、抗性等相关的基因。植物基因克隆技术到底是什么呢？郭仰东以番茄为例进行了介绍，一颗番茄在生长过程中会遇到很多麻烦，比如水分缺乏，华北地区比较缺水，大水漫灌不现实。怎样能在不影响产量和品质的前提下给番茄少浇几次水呢？这就需要设计培育一些相对抗旱节水的番茄品种。郭仰东说：“我们发现植物里有一些特定的基因在控制水分的消耗，我们让这些基因努力工作，这样植物对水的需求就可能下降，成为节水型番茄。”

高通量分子标记辅助育种技术也是目前的热点技术，备受关注，我国建立了多个高通量分子育种实验室，来辅助与加速传统育种。高通量分子育种主要是通过分子标记技术对植物的基因（与产量、抗病等相关的）进行检测标记，筛选出性状优良的植株。高通量则意味着可以大规模、快速地检测材料的性状。北京通州国际种业园区高通量分子育种实验室主任张东峰介绍，传统育种需要将植株种植到地里，再通过肉眼观察植株的性状，来选择一些高产、抗病的材料，这种方式效率不高，周期很长，而高通量分子育种则能在往地里种之前就快速检测出该植株是否高产和抗病，极大地提高了育种效率，在一定面积的土地里种植更多、优质的植株。

技术推广与科普需要坚持

从食物短缺到丰衣足食，现在公众更多的是对农产品的质量、营养与安全的关注，然而，公众对作物的培育与新技术在农作物中的应用并不那么了解，导致了不必要的误解与恐慌。俗话说，病从口入，公众有这样那样的担心也不奇怪。郭仰东说，很多人在微信上和朋友圈发表或转发一些“科学”信息，说小番茄就是转基因番茄，紫薯也是转基因来的。其实，并不是这样，常有人转发这种假科普，是因为公众非常缺乏这方面的知识。小番茄和紫色的红薯并不是转基因的，它们就是番茄和红薯里的一个天然种质材料。面对这种情况，科普非常重要。“公众需要提高自己的知识素养，同时，相关领域的研究专家也应该不断给公众宣传科普这方面的知识”，郭仰东说。

除了面向公众的科普，面向农业一线的生产管理人员的技术推广也同样重要。郭仰东曾经参加过贵州晴隆县和望谟县的定点帮扶工作，和高校、研究所的技术专家去做农业技术方面的推广和扶贫。当地农户种植蔬菜的方式比較粗放，如果能应用一些蔬菜种植的技术，进行更好的管理，就能形成一定规模，销售到超市，提高农业产值，这对当地农户也是非常好的增收途径，郭仰东给当地农户介绍了相关的技术和模式。郭仰东离开贵州后，农户们还向他要了资料，他也寄过去一些材料。郭仰东说：“这种定点技术推广是一种很好的模式，但需要长年累月的坚持，并且要做得系统化，不是说去一次就可以了。如果不同高校与研究所可以统一起来，定好制度，排好时间表，组织大家定时去进行技术推广，将会更有效果。”

荐单位： 北京农学会