董玉琛 (1926-2011)
院士簡介:
董玉琛(1926-2011),女,河北省高陽縣人,著名作物種質資源學家。1950 年畢業于河北省立農學院,1959 年在前蘇聯哈爾科夫農學院獲農學副博士學位。1999 年當選為中國工程院院士。曾任中國農業科學院作物品種資源研究所副所長、所長,中國農學會遺傳資源分會主任委員和名譽理事長,中國作物學會常務理事和榮譽理事長,中國農業科學院作物科學研究所研究員。
長期從事作物種質資源研究及其組織實施,主持建成現代化國家作物種質資源庫,提出種質資源入庫的技術路線,組織20 萬份種質資源入庫長期保存,為農業持續發展儲備了遺傳物質基礎,使我國作物種質資源保存躍居世界前列;考察收集我國北方小麥野生近緣植物,為利用野生種擴大小麥遺傳基礎開辟了新途徑。曾任《植物遺傳資源學報》主編,主編《中國作物及其野生近緣植物》(共七卷)、《農作物種質資源技術規范》叢書(共110 分冊)。曾獲國家科技進步二等獎1 項,省部級成果獎勵多項。2003 年,主持研究完成的“中國農作物種質資源收集保存評價與利用”項目,榮獲國家科技進步一等獎。2009 年被授予新中國成立60 周年“三農”模范人物榮譽稱號。
在崎嶇的山路間尋覓種質資源,在靜寂的實驗里探秘科學真諦,半個世紀的風雨兼程、執著不輟,用智慧和汗水構建國家作物種質資源寶庫,讓科學的力量開辟遺傳基因為民造福之路。
譜寫作物種質資源主旋律
——記中國工程院院士 董玉琛
在中國農業科學院有一座世界一流的現代化國家作物種質資源庫,這里保存著我國35 萬余份農作物種質資源,人們將其比喻為一座蘊藏著無法估量其價值的“金庫”。然而,它飽含了一位中國農業女科學家的無數心血與汗水。她就是我國作物種質資源學科奠基人之一、著名作物種質資源學家、中國農業科學院作物科學研究所研究員、中國工程院院士董玉琛。
跨國結緣作物種質資源
1944 年,董玉琛考入北京大學醫學院藥學系,當時,她的同學中有的已是中國共產黨黨員,有的與黨組織有聯系。董玉琛從一位同學處經常看到解放區的書報,使她深信只有共產黨才能救中國。1945 年日本投降后,國民黨政府接管了北京大學,開始對學生進行甄審。這時董玉琛已隨進步同學由北大醫學院轉入農學院。她積極參加反甄審運動、組織辦壁報、聘請進步人士來學校講演等活動。這年12 月,董玉琛加入了中國共產黨。1946 年秋,董玉琛考入河北省立農學院。
1950 年,董玉琛大學畢業后來到華北農業科學研究所(中國農業科學院的前身)任技術員。1954 年被選派赴前蘇聯哈爾科夫農學院攻讀研究生,1959 年1 月取得副博士學位。就在這時,組織上要求董玉琛畢業后就近學習前蘇聯對作物種質資源管理和利用的經驗。于是,她答辯完畢后,立即到列寧格勒全蘇作物栽培研究所,在這個專門從事作物種質資源收集、保存、評價、研究的世界知名研究機構,董玉琛用自己節余的生活費,完成了3 個月的進修。其間,她了解了該所各個系的全部工作,與各系的主要專家進行交談,了解他們的工作經驗、研究目標和設備以及主要成果,其中著重了解了小麥種質資源工作。這一切使董玉琛更加熱愛作物種質資源這門學科,也從此與之結下了一生的不解情緣。
1959 年5 月初,董玉琛回到中國農業科學院作物育種栽培研究所,任原始材料室副主任,并主持小麥品種資源研究。一年后,在她的倡議下,原始材料研究室改名為品種資源研究室,她任室主任。當時,作物所保存小麥種質資源1 萬余份,為了保持種子的發芽力, 每年至少要種植2 000 多份, 用新收獲的種子換掉發芽率降低的舊種子。她首先和研究組同志們一起, 抓緊了小麥種質資源的建檔和種子繁殖更新工作。同時,組織全國會議, 推動全國種質資源工作開展。正當她躊躇滿志地投入種質資源工作時,1965 年初,被派遣帶隊到河西走廊蹲點,并建立中國農業科學院西北工作站。1978 年,中國農業科學院作物品種資源研究所成立,此時,已年逾五旬的董玉琛出任副所長,后來任所長。
傾注心血創建一流種質庫
1979 年中國農業科學院作物品種資源研究所成立半年后,作為副所長,董玉琛協助所長籌備和召開了第一次全國農作物品種資源科研工作會議,會議提出“廣泛收集、妥善保存、深入研究、積極創新、充分利用”的種質資源工作方針,制定了全國作物種質資源科研規劃,明確了各級相關機構的職責與分工。隨后,中國農業科學院各有關專業研究所和大多數省(市、自治區)農業科學院相繼成立了品種資源研究室(所),初步建成了中國作物種質資源工作體系。1984 年,董玉琛作為所長,主持召開了第二次全國農作物品種資源科研工作會議,會議著重制定了全國科研工作協調方案、對外交換管理辦法、種子入庫暫行管理辦法以及“七五”重點研究課題設想。這次會議有力地推動了中國作物種質資源的收集、保存和研究蓬勃發展。
當國家批準了由洛克菲勒基金會部分資助興建中國國家作物種質資源庫后,董玉琛為了這一多年夙愿的實現,忙碌異常。協助所長,從提出設計要求到檢查工程質量,直至指導儀器設備的選購和安裝,她都親臨現場與工程具體負責人共同商定,傾注了大量的心血與智慧。1986 年,中國國家作物種質資源庫以優質工程落成,該庫總容量為40 萬份,種子生活力可保持50 年以上,日處理種子能力200 份,堪稱世界一流。
隨后,董玉琛立即主持申請國家科研項目,組織協調全國作物種質資源科研人員,將全國的作物種質資源入庫保存。她與種質保存室的負責人一起,首先提出入庫的技術方案,制定入庫種質的數量和質量標準及入庫程序。同時,按作物組成全國協作組,每個協作組編寫該作物全國種質資源目錄,這樣既剔除了重復,又給予了每個品種(品系)國家統一編號。在“七五”期間,只用了5 年時間便入庫各種作物種質資源20萬份,做到了優質快速。迄今入庫種質已達 35 萬份,包括糧食、經濟、蔬菜、牧草等多種作物,它們隸屬35 科、192 屬、712 種,為中國乃至世界農業的持續發展提供了種質儲備。
踏遍千山找尋資源寶藏
1978 年,中國農業科學院作物品種資源所成立伊始,董玉琛就提出須盡早對中國邊遠地區的作物種質資源進行考察收集,并先對有“植物王國”之稱的云南進行了綜合性作物種質資源考察。1979—1980 年,她帶隊對糧食作物、蔬菜、麻類、茶、桑等進行考察,先后3 次到滇西南、滇西北18 個縣考察收集麥類作物。該地區地處橫斷山脈,地勢陡峭險峻,江水湍流,林中道邊毒蛇出沒,許多地方只能靠騎馬才能艱難前行。從未騎過馬,并已年近花甲的董玉琛,和年輕考察隊員一樣,毅然騎上馬,向著種小麥的地方出發。他們尋覓在麥田,尋訪于農民,在麥場上看麥穗,到農戶家看麥種。考察期間,共收集到麥類作物種質資源數百份,查明了普通小麥、密穗小麥、圓錐小麥和硬粒小麥等4 個小麥種的種植海拔高限;普通小麥中國特有的亞種——云南小麥亞種(鐵殼麥)分布的縣、海拔和生境;命名鐵殼麥10 個新變種;首次在國內發現33 個小麥變種,其中23 個國外未見報道,從而進一步證明中國是六倍體小麥的多樣性中心之一。該項考察成果獲農牧漁業部技術改進一等獎。
1982 年,董玉琛又帶隊奔赴新疆參加八一農學院組織的農作物野生近緣植物考察收集。從阿爾泰山到昆侖山,從準噶爾盆地到塔里木盆地都留下了她的足跡。地域遼闊的新疆,氣候變化無常,交通極不方便。考察隊駕駛著212 吉普車穿越在“早穿皮襖”的北疆布爾津縣夏牧場,顛簸于通宵酷熱的吐魯番,在艱苦的條件下,考察隊共收集到小麥族植物10 個屬37 個種的110 份材料,其中只有在新疆才生長的旱麥草屬植物4 個種,新麥草屬植物(華山新麥草除外)4 個種,小麥的祖先種之一粗山羊草(節節麥),找到了穗長有30 厘米多的大賴草等植物屬和種。由此證實,新疆是世界小麥野生近緣植物的主要分布地區之一。同時,董玉琛還發現國內尚無報道的小麥屬11個變種,其中黑長芒、穗分枝的波蘭小麥和“新疆小麥”亞種(稻穗麥)的3 個變種國際上尚未報道。
1986—1990 年,董玉琛再一次帶領課題組成員與國際遺傳資源委員會合作進行了中國北方小麥野生近緣植物考察。先后途經12 省、市、自治區,共收集到小麥族植物547 份,包括10 個屬的53 個種和7 個變種。其后,考察組對全部材料進行了形態特征和細胞學鑒定,明確了各個材料的染色體數目和15 個物種的核型,對部分材料進行了抗黃矮病和白粉病鑒定,篩選出一批抗病種質,從而為小麥野生近緣植物的分類、多樣性研究和利用提供了物資儲備和寶貴信息,該研究成果獲農業部科技進步二等獎。
在國內收集和國外引進大量小麥野生近緣植物的基礎上,董玉琛帶領課題組成員,開展了小麥屬間雜交研究。在廣泛的遠緣雜交研究中,她驚喜地發現兩個種質能使小麥與一些近緣屬的雜種第一代染色體自然加倍。它們是波斯小麥品種編號PS5 和硬粒小麥品種編號DR147,這兩個小麥種質與山羊草、黑麥等屬植物雜交后,雜種第一代不經任何處理,可自然形成異源雙二倍體。她還揭示了這些屬間雜種染色體自然加倍的細胞學機理,查明它是由花粉母細胞減數分裂時兩種異常行為造成的,并在3 年內合成了22 個小麥—山羊草雙二倍體,即Am1 至Am22。這些雙二倍體大多數抗白粉病,一些小麥遺傳育種單位已利用這些雙二倍體做親本,培育出優良品系,“小麥屬間雜種染色體自然加倍種質的發現和利用”也因此獲國家科技進步二等獎。
董玉琛帶領研究生廣泛開展了小麥遠緣雜交工作,他們將遠緣雜交與組織培養相結合,通過雜種幼胚培養獲得雜種植株;通過雜種幼穗培養擴大雜種群體,以便進行大量回交;通過花藥培養以便較快得到穩定的雜種株系。通過雜種組織培養與回交,他們成功地將小麥與冰草屬的冰草、沙生冰草、根莖冰草,新麥草屬的新麥草,旱麥草屬的東方旱麥草以及賴草屬的多枝賴草等4 個屬的6 個種雜交成功并得到雜種后代,其中前3 個屬為世界首例。
嚴謹著書引導學科發展
董玉琛虛心向老一代科學家學習,早在20 世紀中期,就參加了《中國小麥栽培學》、《中國小麥品種志》(三卷)、《植物遺傳育種學》等我國重要農業科學著作的編寫。20 世紀80 年代初,董玉琛翻譯出版了作物種質資源學科創始人瓦維洛夫的經典著作《主要栽培植物的世界起源中心》。此前,她還與人合譯了《小麥的現代品種及其系譜》、《世界小麥》等著作。2000 年,合著的《中國小麥遺傳資源》出版。
進入21 世紀,董玉琛和課題組人員一起,利用分子生物學方法研究中國小麥品種的遺傳多樣性,明確了中國小麥品種遺傳多樣性的中心有兩個:一個是河南西部,另一個是四川盆地。在中國的十大麥區中,從地方品種看,遺傳豐富度最高的是黃淮冬麥區,其次為西南冬麥區,而華南冬麥區與東北春麥區的品種遺傳多樣性最低;從育成品種看,同樣是黃淮冬麥區遺傳多樣性最高,其次是北方冬麥區,新疆冬春麥區和華南冬麥區較低,而青藏春冬麥區最低。明確了小麥3 個基因組的遺傳多樣性,我國地方品種是B > D > A,育成品種是B > A > D。為了有效利用我國數量龐大的作物種質資源,她和課題組人員率先提出構建核心種質并在小麥中實施。他們分析了2.3 萬余個中國小麥品種和重要品系的基因型,構建的中國普通小麥核心種質以5% 的材料代表全部種質資源遺傳多樣性的90.1%,微核心種質以1% 的材料代表全部種質遺傳多樣性的74.8%。這批微核心種質(231 個品種)已交小麥遺傳育種專家深入研究利用,并從中發掘出一批有用的基因。
與此同時,董玉琛與其學生劉旭共同組織全國多個研究機構和有關院校61 個單位的217 名專家、教授,編撰出版了約700 萬字的《中國作物及其野生近緣植物》系列叢書。該書論述內容全面、探討理論深入,是一套系統、權威的作物種質資源科學著作。該著作首次闡明了我國與農業密切相關的植物(包括糧食、經濟作物、果樹、蔬菜、飼草、綠肥、蜜源、雜草、有毒植物等)物種共9 631 個,隸屬293 個科、2 155 個屬。其中農作物528 種,栽培種涉及1 339 個物種,野生近緣植物1 930 個物種,這些物種分屬138 個科、557 個屬。按作物類別統計,糧食作物43 個、經濟作物68 個、蔬菜182 個、果樹57 個、飼用及綠肥98 個、花卉126個。該書為中國作物種質資源、作物育種、農業區劃、作物區劃、作物分類、生物多樣性保護、國家履行《生物多樣性公約》以及制定相關的法律法規提供了科學依據,意義重大。
董玉琛一向嚴格認真、勤懇敬業、任勞任怨、襟懷坦蕩、淡泊名利,在成績和榮譽面前,總是想著周圍的同事們,想辦法將他們推向前臺。她主持實施的“小麥雜種染色體自然加倍種質的發現和利用”研究,從提出計劃、項目形成到選定試驗材料、具體實驗指導,起、承、轉、合都飽含著她的許多心血,然而,在獲得國家科技進步二等獎人員名單上,她卻把早已出國的年輕碩士研究生寫為第一完成人。她的同事和學生們這樣說:“董老師不僅傳授我們知識,還用行動教我們如何做人”。如今,她所帶過的碩士生和博士生大部分已是事業有成,有的被授予有突出貢獻的中青年科學家稱號,有的被批準為跨世紀青年學科帶頭人,有的被評為全國五一勞動模范,有的被任命為國家研究項目的首席科學家。
作物種質資源浩瀚如海,絢爛如虹,在董玉琛心里,它們是一件件不容失落的無價之寶。50 年躬身追尋、游歷其中,以厚積薄發之力將人類春色的“音符”匯聚起來,“編碼”成一部金色的樂章,這也正是董玉琛院士一生平實而又精彩的旋律。
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