巨桉之歌 一厘米变成上千万株的克隆

拔下毫毛，吹一口气，变出无数小孙悟空——这是《西游记》的神奇想象。
由一段树枝，变千万棵同样挺拔的大树——这是郭洪英孜孜以求的理想。
巨桉，世界三大速生用材树种中的佼佼者如何以一段牙签粗细、一厘米长的枝条，一年之内育出千万株同等品质的树苗？在一项获得2008年四川省科技进步奖一等奖的科研成果背后，是神秘的“植物克隆”、艰辛的科学探索……
■ 本报记者 梁现瑞 文/图
“3厘米？！”贾成江简直不敢相信自己的眼睛。他又一次拿起卷尺，丈量身边这株巨桉，“没错！硬是一天要长3厘米。”
8月3日，经过连续一周降雨后，广袤的成都平原迎来蓝天。午饭后，双流县黄龙溪镇响水村村民贾成江走到屋后的山坡上，看望自家那一片舒展着身姿的巨桉林。
仅仅是半年时间啊，那些当初刚栽下去只有10多厘米高的巨桉树，已高过了人头。几天来的丈量显示，像这样阳光水分充足的夏季，巨桉树一天能长3厘米，而一年可长四五米高。“更重要的是，没一棵长得差。”望着这片整整齐齐的树林，贾成江十分自豪。
“长得又快又整齐”，缘于一项重要的科技成果。2008年9月20日，一项名为《四川巨桉短周期工业原料林定向培育技术研究及示范推广》的科技成果，以高票通过四川省科技进步奖一等奖的答辩评审。
来自中国科学院等机构的权威专家在评语中说：该项研究在植物组织培养方面取得了突破性进展，成果总体达到国内领先水平，部分研究为国际先进。解决了四川工业原料林发展的重大关键技术，为天然林保护和退耕还林两大工程提供了科技支撑。
这项研究的一个核心技术，正是“植物克隆”。负责该项目研究的，是省林科院副研究员郭洪英和她的团队。
巨桉是天生的 “多情种”，易与其他桉树杂交，令后代良莠不齐，影响木材产量——传统种子繁育需变为“植物克隆”
“贾成江的巨桉林，就是一棵优良巨桉树上的一根‘毫毛’吹出来的。”郭洪英介绍说，这个课题的核心是“植物克隆”，又称植物组织培养。其过程是从选育出来的桉树优株上采集适宜的枝条修剪成一段段长约一厘米的茎段，然后将其放在特殊的培养基中进行培养，促使其进行几何倍数的分蘖，一年之内，这一根小“毫毛”就可以变成上千万棵巨桉树苗。“数量上可比孙悟空用毫毛变小猴子要多得多了。”
更重要的是，“植物克隆”能够保证所繁育的植株品质稳定统一。“这就好比只要父亲是姚明，几百万甚至上千万个克隆后代，都绝对是姚明一样的大个子，而不会出现一些是姚明，一些是潘长江的现象。”
如果采用种子培育，就可能出现“一母生九子，九子各不同”的现象，这种差异性在桉树的培育中尤其明显。郭洪英介绍说，巨桉是世界三大速生用材树种中的佼佼者，平均每年每亩可产木材1-1.5立方米，比马尾松等普通树种高出一倍还不止。但它在繁育上有明显缺陷，它天生是一个“多情种”，容易不加选择地与其它桉树品种杂交，导致后代良莠不齐。
郭洪英进一步解释说，目前全世界总共有1000多个桉树树种，各种基因和性状非常复杂，加上巨桉本身是高大乔木，花很小，授粉过程难以实现人工控制，所以自然结实繁育出来的后代品性分化非常厉害，往往是种一大片，但生长速度不一，从而影响到木材产量。
一方面，是传统种子繁育方式下“巨桉不巨”，其木材产量与人们的期待相距甚远。另一方面，是当下木材供求之间的巨大缺口。正是在这样的背景下，郭洪英所从事的巨桉克隆技术显出了极大实用价值。她可以从桉树上取下一段带芽的组织，让它在特殊的培养基中以1变3、3变9的几何倍数增长繁殖，每一个繁殖周期约为15天，这样一年内一个芽可以培养出上千万株根茎叶俱全的巨桉苗。它们的每亩年均木材产量，一般能够超过2立方米，比以前提升50％以上。“植物中还有更复杂的细胞克隆技术。”郭洪英介绍，不过那种技术一般用于体细胞胚胎培养、转基因等目的，她所采用的是营养器官培养，是最稳定有效的微型快速繁殖技术。
“科学有时完全是体力劳动。”将一厘米长的巨桉茎段繁育成苗，需要闯过出芽、生根、野化三关，无尽的摸索与发现青霉素一般的传奇都在其中上演
“最难的时候，几乎就想放弃了。”回顾起几年研究过程中的种种艰辛，郭洪英感慨万千。
2000年，26岁的郭洪英从四川农业大学获得硕士文凭后，来到四川省林业科学研究院，在大家的期待中开始了这项研究。
几乎是白手起家。植物组织培养，第一步是把优良植株上获得的带芽茎段变成芽苗，它必须要有合适的培养基。在巨桉这一全新领域，该选择什么样的营养和激素呢？没有太多可以有效借鉴的资料。
摆在记者面前的培养基，像极了果冻，有半个苹果大小，就装在罐头瓶里。据介绍，这样的植物培养基，一般需要40-50种药品，而药品的用量精度必须控制在千分之一毫克之内，也就是一粒米的10万分之一那么多。对于有些生长调节剂，哪怕有万分之一毫克的差错，也不能培育出理想的幼苗。所以，实际操作起来非常困难。
为了找到合适的培养基，郭洪英和她的团队开始了漫长而枯燥的试验过程，每次都选择几十甚至上百个配方进行试验，然后根据结果进行调适……整个过程中少有经验可循，就像爱迪生发明电灯寻找灯丝材料那样，无穷尽地搜索；甚至很长一段时间看不到进展。
从2000年底开始过了半年，培养基配方没有丝毫进展。“那个时候，才觉得科学有时完全是体力劳动。”郭洪英告诉记者，她甚至几次都想干脆放弃了，但都舍不得。最终，2001年底经数百次实验后，培养基里终于长出了几片绿叶，令郭洪英和两个助手喜极而泣。
诱导并增殖成功，这只是第一步。还要催生植物长出一个强大的根系来。要让茎段生出根来，就像“逼着牯牛下儿子”，必须用一定的激素对植物组织进行刺激才行。
据介绍，“植物克隆”的历史非常悠远。所谓克隆，其实泛指一切生物的无性繁殖，我国古代的“无心插柳柳成荫”就是一种低层次的植物克隆技术——枝条扦插。现代克隆技术——组织培养，始于19世纪后半叶。到1934年，英国科学家发现了维生素B1和烟酸在组织培养中的重要性，后来又相继发现了多种植物激素，1960年，美国科学家已将植物的组织培养应用于兰花产业中。
但是，生命的奥秘无穷，科学家至今未能实现对所有植物的组织培养，乔木类的组织培养尤其进展缓慢。对巨桉来说，先前发现的很多激素都难以刺激所培育组织的根系的生长。
郭洪英并不畏难，她不断更改培养基的配方，寻找一种可以促进组织根系生长的元素。
不过，又是一年多过去了，效果仍不理想。
犹如青霉素的神奇发现一样，一次偶然的观察所得，令郭洪英的艰辛探索有了转机。
有一天，郭洪英突然发现有些组培苗的根系十分发达，每株苗子足足有十多条根，根系发达的苗和不发达的苗在同一瓶营养基里。
这是为什么呢？郭洪英无比诧异。她赶快进行仔细比较，得出惊人发现：那些发育出强大根系的组培苗，都是在接种时受过轻伤的茎段！原来在修剪用于生根的茎段时，有些茎段形态很好，直接剪下来就可以接入培养基，而有些茎段基部长了些多余的叶和芽，所以在修剪时被追求完美的郭洪英轻轻刮掉，正是这些被轻轻刮过的地方长出了强大的根系。
获得这个惊人发现后，郭洪英开始反复验证。后来的实验表明，就是这样一个简单的动作，让这些茎段获得了神奇的力量：它们的根数一下子增长到了10多根，甚至可以达到20多根。
“克隆技术的最初灵感，就来自于生物体伤口能够自愈并分化出相应的组织甚至器官这一现象的启迪。或许正是外力的适度伤害，刺激了细胞的自我愈合和分化机能。”郭洪英这样解释原因。但她并不把成功归于运气，“这是偶然中的必然。”是长期观察发现了巨桉的秘密。
尔后她总结出一套“茎段基部促根技术”，发表在国内权威杂志上。经过这一技术处理过的组织，生根率高达99.5%，远超此前国内外的最高纪录（80%）。更重要的是，培育出的根系特别发达，单个组织的根数，高的甚至接近20条，而国内外一般水平是两三条。
增殖与生根的问题都解决了。2003年春，郭洪英兴冲冲地将几百株幼苗拿到大棚中养，不料又遭到当头一棒：10多天后它们全死了。
温室里的花朵没有经受住自然的考验，郭洪英继续努力，寻找更合适的培养基。又经过数百次艰辛实验后，2004年初巨桉幼苗终于可以从实验室一步回到大自然。
在生产和市场需求的推动下，省林科院组织建成了年产优质巨桉组培苗3000万株的组培工厂和中心苗圃，成功地使桉树优良无性系苗木生产走向规模化、产业化发展道路。桉树组培快繁的成功在四川省首次实现了植物组织培养技术在林业生产上的规模化运用，全面推进了四川的短周期工业原料林的良种化进程，将四川林业带进了“克隆”时代。
生态问题不能归咎于生物本身，真正破坏生态平衡的是人类的不合理行为。科学种植，合理取予，巨桉能更好造福人类
“有人认为巨桉的大规模种植，会给生态和生物多样性带来威胁，你如何看待这一质疑？”采访中，记者忍不住向郭洪英抛出了这一问题。“水葫芦的大量产生，是水的错还是水葫芦的错?”郭洪英这样反问。在她看来，“任何一次生态平衡的破坏和生物多样性的丧失，都不能归咎于某一个物种，那些生物是无辜的。”水葫芦的蔓延，最根本的原因是人类的生产生活导致了水质的污染。没有污水就不会有水葫芦的蔓延。
巨桉也一样，由于它具有快速生长的特性，导致短时间内对养分和水的需求量很大，所以有人将其称为“抽水机”。在它密集生长的地方，很难有其他植物成活，所以它又被冠以“生物多样性剿杀机”的恶名。但实际上，这些不是巨桉的错，而是人们的种植方式错了。
郭洪英认为，只要采取科学合理的种植、采伐方式，就能将巨桉对于生态的破坏降到最低。一是必须控制巨桉的种植密度，从而为其它生物留下生存空间。它的种植密度必须要低于慢生树种，不能密密麻麻。二是生态采伐，必须改变之前掠夺式的采伐方式，要有“既取之、也予之”的观念。
据了解，一棵巨桉的树干部分只占整棵树的20%，而枝叶根皮约占80%，人们真正大规模利用的只有树干部分。因此采伐后，应及时将根皮枝叶还给自然，同时，用平衡施肥等方式，将取走的20%也归还回去。这样就一定能够实现巨桉与自然的和谐共处，让它更好地造福人类。
植物克隆
克隆是英文“clone”的音译，实际上是无性繁殖的意思。它是指利用生物的一个离体组织材料甚至细胞，培育出新生的生物体。
“植物克隆”，实际上包括了各种无性繁殖方法，一般情形下，是特指较先进的“植物组织培养技术”。它是19世纪后半叶提出来的。
具体地说，它是在试管内大量繁殖植物种苗。它将植株上的细胞或小块组织（比如一块叶片、茎节、芽、花蕾、花粉等）在培养瓶中培养，在短短几个月内便能繁殖出成千上万个新的植株。其优势是快速、周年生产、变异小、无需种子繁殖等等。
1957年，世界上第一个“植物克隆工厂”诞生在丹麦，到1998年，日本有生产用植物工厂17个。
巨桉无性系林2年生树高8.6米，胸径9厘米