2013年10月13日星期日

组织培苗 木瓜繁殖新技术


生物科技的精进,在农业种植领域早已掀起翻天覆地的改革,与大自然隔离的我们,总是懵然未知。
我国的木瓜种植,五年前竟已悄悄投入科研专才和资金,研究组织培苗(tissue culture)技术,改良传统种子繁殖法所存在的弱点,让大马木瓜的品质进一步升级和增产,应付及拓展国内外的木瓜市场。
切取木瓜组织培育幼苗的过程听起来很“简单”。
首先,从经过严格筛选的木瓜母树,切取芽头的部分;然后,在无菌的实验室内,再将芽头切分出来,置放入特别调配的营养基内。
接着,放在培苗室内让它生长,直到长出胚芽及根部之后,就移植到户外的果园,像传统种子繁殖那样,从幼苗长成果树,最后结果、收果、投入市场。
这“简单”的背后,是生物科技研究员兼雪隆果农公会秘书李心怡三年研究的心血———营养基是以化学物调配的,所含的纤维、钙、激素、浓度,都必须正确无误,分量恰好,单单“摄氏121度的高温杀菌,才能培育胚苗”,就经过了无数次的实验,调配出上百种配方之后,才找出现有的配方。
“不同植物有不同的营养基配方,所以这个只能用于木瓜培苗,若要进行其他的水果和种植物培苗,则须另外研究和调配。”
须确保“零菌生长”
另外,“细胞和组织是极度敏感的,只能在无菌的环境下生长”。所以,实验室和培苗室内都装置灭菌器,培苗过程的每一个阶段,都须经“脱毒”过程,确保“零菌生长”。
于是,进入第二个难题———果树的任何部位都有组织,也都能用于取材样本,但哪一个才是最好的生长部位?
哪一棵树是没有病菌的?结论是“芽头”,即采用木瓜的芽点,在培苗时可直接出芽,若用叶子,则需经历较长的过程。至于母树,则须经过一番隔离,确认是“健康的母体”,才能取材。
实验室内,开始面对植物组织的培养、离体发育、分化、增殖和诱导生根等考验。
在研究人员将木瓜芽头切分及植入营养基的过程,都会接触空气和细菌;接着,胚苗必须置放在24小时的冷气培苗室内,气温必须保持在摄氏25度或增减摄氏2度,搭配适当的灯光热度与光度,加上瓶罐内的空气循环,进行光合作用。
每月须更换胚苗营养基
每一天,工作人员除了观察培苗进展,还需检视每一瓶胚苗的情况,若是出现变异迹象,则须移走。此外,每一个月必须更换胚苗的营养基。原有的营养基瓶罐,则清洗后再使用。
(培苗室内的架子上,整齐排放着数以万计的胚苗,想想,单单观察、检视、更换、清洗,工程堪称“浩大”……)
气候温度变化 影响幼苗存活率
一般上,只要大约两个星期,组织培苗就会长出胚芽。待根部长成后,研究人员须再次取出芽苗,分开种植,以免分化太多,“纠缠不休”。
“芽苗最多只能在培苗室内10个月,通常6至8个月就会移植到户外,一些生长期较快的,4个月就能长到5、6寸的高度,已能移植到户外。”
不过,李心怡强调,移植到户外的培苗,不能直接种植在开放空间,而是移植到户外的温室内,经历一段“练苗”期之后,才能植入完全开放的果园地土壤。
“培苗室内的温度稳定,与户外的气候、土壤、水质有很大差异,尤其是气候温度变化,若直接种植,会影响幼苗的存活率。”
目前阶段,大约一个星期的练苗期,木瓜培苗的存活率已达80%至90%,但适应力较强的香蕉,存活率可达95%至98%。这也是研究人员目前仍在努力改进的不足之处。
李心怡说,木瓜培苗“夭折”的原因,主要是空气潮湿度和天气的转变很大,阴晴难测,冷热不定,温室内安装的喷雾系统,就是为了慢慢调适幼苗的适应力。
至于土壤,则选用园艺栽培种广泛使用的“泥炭土”(peat moss),这类种植土由泥炭苔或泥炭藓(sphagnum)构成,经干燥处理加工,土中有机物质是含碳的有机化合物,主要是碳、氢、氧三大元素。
此外,培苗过程可能产生的“变异”,是另一项关注重点。最初,营养基和胚苗变异的几率非常高,直到最近1、2年,才逐渐降低。研究团队目前将室内的变异率,设定在5%的宽限。
每一个过程,每一项细节,都一丝不苟的学问,用时间积累的研究成果。
最怕突发事件影响胚苗
组织培育技术虽然能通过人工和科技,掌控木瓜种植的品质和产量,但再怎么细心呵护,培苗及移植过程中还有让人措手不及的“意外事故”,而且是引发“大规模的集体死亡”的突发事件。
就在采访之前的两个月,实验室发生意外事故,导致电源中断,培苗室内气温飙升,结果就在短短5分钟内,培育中的10万棵胚苗,悉数死亡,完全来不及抢救!培苗团队的心血,付之一炬。
正准备离开实验室,随李心怡到果园“巡视成果”时,她突然慎重叮嘱“带走所有随身物件”———避免在户外泥地和各种细菌沾身,再带入实验室,影响胚苗。
当下,才真正意识到植物对环境的敏感程度。农业部提供。

钻研病菌抗体“极品” 水果种植大突破

研究团队从一开始就严格规定,只摘取结果率高、无病菌感染、无虫害、果实甜度高的果树,作为取材之用的母树。                                                                                                                  马来西亚的木瓜,在水果界原来“赫赫有名”,是国际市场中的一道名牌。用生物科技研究组织培苗繁殖技术,精益求精,让木瓜品质和产量更上一层楼,拓展市场,保持国际竞争力。
目前,这批“Made in Malaysia”的生物科技研究团队,已将组织培苗技术,延伸到钻研具有病菌抗体的“极品”。
倘若成功,不但是马来西亚水果种植业的大突破,也将带动水果经济的成长。
国内首个木瓜培苗科研单位
早在1950年代,美国就已将组织培苗技术用在芹菜种植,取代传统种植的种子繁殖法。
后来,荷兰将这项技术延伸胡姬种植。在中国,番茄、辣椒、马铃薯、生菜、人参和果品生产中,也都已广泛运用组织培苗技术。
我国农业领域究竟何时引进这项技术,至今未有确实的求证。根据生物科技研究员李心怡所知,最初同样用于胡姬种植,后来延伸到农业领域时,主要用于香蕉种植,另外就是黄梨,不过仅占极少数。
雪隆果农公会主席锺旺添3年前获得森美兰州农业部的合作,在当地的农业种植研究中心,特别设立组织培苗实验室“Exotic生物科技有限公司”,并且聘请本地生物科技研究员,成为国内首个以木瓜作为培苗科研实验的单位。
“为什么是木瓜?不是当前最红、经济价值最高的榴梿?”
木瓜品质属“上等级别”
锺旺添告知,民众一般只知榴梿、山竹、芒果等季节性水果,其实木瓜也是我国主要的出口外销水果之一,而且品质在国际市场上属于“上等级别”。
然而,当全球市场可以选择的木瓜品种和供应方日益增加,我国的水果种植岂能在原地踏步不求精进?
于是,他在5年前就开始投资生物科技,在大学主修生物科技的李心怡就在这个时候加入团队,开始组织培苗的研究计划。农业部在两年后获知这项计划,同意合作并提供物质资源和人力,并且通过这项计划,培训更多的研究员。
传统种植方式较耗时
从小以为,木瓜就像其他普通的家常水果,一把种子洒地,就会“土生土长,天生天养”。
然而,供应外销的木瓜,一点也不简单。
比起其他的水果,木瓜的传统种植方式较为复杂和耗时,单单辨识果苗的“性别”就要等上三几个月。
木瓜有单性及双性之分,单性为雌性和雄性,双性则是混合体,我国的木瓜种植业绝大部分都是双性果。一直以来,果农只能将不同性别的种子,种植在一处,待3、4个之后长成幼苗,才从叶子特征辨别其性别,选出所要种植的果种。
直接从母树采样
然而,培苗种植却是直接从母树采样,免过这项“辨性程序”,而且是取用最好的部位,然后像复制一样,大量培育,短期内就可大量增殖。
生长期方面,经组织培苗繁殖的种苗,大约6至8个月就可移植,下地之后的6、7个月就可收果,比起传统种子繁殖,需9至10个月才能收果,提前约3个月。
由此,果农可以掌控种植物的收成和运作,整体而言,可省下许多人力、功夫、时间与成本。
黄梨培苗试验不及格
经过无数的挫折与失败,研究团队终于两年前,成功将组织培苗技术用于木瓜繁殖,至今已培育逾十万株果苗,并且投入生产,供应给柔佛、彭亨、怡保、吉打和芙蓉等地的种植业者。
据知,除了木瓜,研究团队曾经尝试黄梨培苗试验,但感染变异的几率高达10%,完全“不及格”,于是暂时搁置有关研究,主力依然集中在木瓜培苗,并且已进展到最新试验———培育具有抗菌能力的木瓜种苗。
如果研究成功,不只是木瓜种植业的一大突破,也是马来西亚水果种植业的一大突破,甚至可延伸到其他的农业种植。
无意中瞄到培苗室的一角,躲着几株“不修边幅”的火龙果。一问,原来那是数年前白斑病浩劫之后,仅存活下来的红皮红肉品种“皮达雅”(pitaya),李心怡后来“职业病发作”,就取其组织,研究是否含有可对抗白斑病毒的特殊抗体。
没改变品种基因
李心怡强调,组织培苗是目前较为先进的农业种植技术,虽是人工增殖,但胚苗依然是取自原生的木瓜,完全没有涉及基因混合或改变品种性质。
“就像母体与胎儿的关系一样,组织培苗将遗传母体的一切特性。若是母树含有病毒,所取的芽苗组织也将会是病毒种苗,反之亦然。”
研究团队从一开始就严格规定,只摘取结果率高、无病菌感染、无虫害、果实甜度高的果树,作为取材之用的母树。
经组织培苗生长的新种苗,其生长过程和所含养分,和原生木瓜并无差异。
组织培苗的优点
-直接辨识果子性别
-没有虫害,避免病毒感染,降低传染病毒几率
-缩短生长期和收成期
-产量增加及稳定
-降低整体成本和亏损(例:病毒感染而大量死亡)
后记
一度趋弱的农业,将在21世纪翻身,因组织培苗而重新回到“大产业”的重要位子。目前,科学家已将组织培苗技术,延伸到“人工种子”的试验,即以胚状体为材料,经人工薄膜包装的种子,在适宜条件下萌芽生长。
萌芽率明显提升
据知,美国科学家已用芹菜、苜蓿、花椰菜的胚体状包装成人工种子,证实萌芽率确实明显提升,中国则研制水稻种子,增加稻米产量,以便喂饱更多人。
科学家耳提面命“粮食危机”,全球粮价也一再高涨,转基因技术引起的反弹愈加强烈,在人口剧增、资源不均、农地锐减等严峻的环境考验之下,组织培苗技术被赋予厚望。
农业科学家皆乐观看待组织培苗技术的未来,无论在遗传育种、作物改良和改革作物栽种,皆有令人鼓舞的成效和反应。
独特的生产方法,人工无菌操作和温度稳定环境大规模培育及生产,使其具有食物资源的保质、保纯和不再依赖自然季节等先决优势,有望为农产品工业带来新气象,成为21世纪的大产业。、无病菌感染、无虫害、果实甜度高的果树,作为取材之用的母树。

农业失宠的悲哀●朱乾海博士

首相署部长拿督斯里依德利斯贾拉说我国农业占国内生产总值的比重从1970年的28.8%下跌至2010年的7.3%,但在贫穷的州属如玻璃市和沙巴,农业的贡献可达25%-30%。
我刚从非洲回国,脑子承载的还是非洲的农业情况及人民的温饱。非洲农业银行称,农业占国内生产总值最少40%,多数非洲国家的出口,家产品占75%以上,农业为80%的人民提供就业机会,并且多数的工业也比农业为基础。
便宜食物愈来愈重要
和非洲知识分子谈话,最后总少不了一声叹息:人民很穷。
我们都有共识:便宜的食物愈来愈重要,因为穷人已无能力栽种自己的食物。我们需要大规模的商业种植以满足世界人口增长对粮食的需求,到这个世纪的中期,世界人口预计将达93亿,而他们多是穷人集中在较落后的国家。
明显的,农业的发展必须是园林式的大面积种植。主要是粮食作物五谷、豆类及植物油都可以大面积园林式种植及管理。
主要的粮食作物包括玉米、稻米、小麦、黄豆、木薯、马铃薯、棕油、羊角香蕉、番薯、糖、高粱及芋。这里只谈我们熟悉的棕油。
油棕对非洲国家至为重要,因为它是少有的回酬高,用途广及种后短时间有收成作物,可惜油棕种植的发展却反应了非洲农业的失策及社会问题的破坏性。
油棕原产非洲,早年非洲以产棕油著称,尤其是尼日利亚。半个世纪前,尼日利亚脱离英国独立。未独立前,尼日利亚是世界最大的棕油出口国,今天,尼日利亚入口棕油每年损失外汇4.35亿美元。这是经济学家所说的典型“资源咀咒”。当尼日利亚发现石油的那一刻,就遗弃了棕油这块农业瑰宝。
外资看好西非油棕前景
外资一直看好西非及中非种植油棕的前景。大马、印尼及印度的园丘公司不停在这些地区走动。极有可能亚沙哈拉非洲不久将会有大量的棕油出产,土展创投及森那美的会计师及农艺师从非洲回来和我碰头就说,买地租地要乘早,迟了10年8年,不但土地增值,政府也可能会设限不再欢迎个人占有土地及破坏森林。
做顾问要靠资料来分析产量及市场。我们遇到的难题是资料缺乏。
联合国农粮组织说,自1961年以来,非洲的农业统计数据已少得可怜,每四个国家只有一个做一些统计。我们需要的资料包括产量、交易、土地利用、机械、仪器、肥料及农药等,相比之下,亚洲国家在资料方面做的工作,和欧美不相上下。