一棵普通的香蕉树,一年能“生”5~10株“小”香蕉树;现在有一种技术,可以让它在一年之内产出30000个“孩子”。这种技术并非是当今红透半边天的基因技术,但它正在悄悄地改变全世界的农业状况。Micropropagation——通过组织培养快速大量繁殖农作物(简称快繁),在东南亚,尤其是泰国,已经为当地农民和农业公司带来了巨大的经济利益。
“植物克隆”:横空出世
组织培养,就是从植物母体上取下一小片切片,放入盛有明胶介质的试管中,并加入特殊的化学物质,在控制好的光线、温度下快速繁殖切片细胞的技术。几个星期之内,试管里就会长出新的植株,而所花成本与传统育苗差不多。通过组织培养技术快速培育的植物数量,不仅比常规繁殖方法提高50倍以上,而且成活率更高。
与基因工程一样,快速大量繁殖同属生物技术,但是它却不必面对转基因工程带来的种种问题。人们可能会担心摄入转基因食品会为健康埋下种种隐患——因为它改变了自然的生物体细胞结构——却不必因此而对组织培养的植物存有疑虑,因为那些小植株具有与样本几乎一致的细胞结构,就像把母体植物放进复印机里“复印”了一遍,因此业界把快繁技术称为“植物克隆术”。
快速繁殖的“克隆花”将使鲜花的生长及开花周期由此前的一年降至5~6个月,与传统方法相比,其生长速度提高了二至三倍,从而能将鲜花的成本降低70%左右。同时,由于“克隆”鲜花不受季节限制,该技术还能使得大量的此前异常名贵的鲜花随时随地出现。专家宣称,这对于现在还采用土法种花的企业或个人而言,其所带来的冲击将无可估量。
商业种植:遍地开花
泰国是东南亚在这一领域的领导者,每年要培育5000万棵左右的幼苗,其中大多数是兰花幼苗,泰国因此一举成为全世界最大的兰花出口国。在开局成功的基础上,目前,一家名为“泰国兰花”的商业种植公司正在用快繁技术加速木菠萝、木柚等其他作物的生产,并创得了可观的收益。
印度的生物育苗公司AVT每年要通过组织培养育苗800万株。有消息称,通过组织培养来培育质量上佳的幼苗,已经使印度对马蹄莲、棕榈树等品种的生产能力提高了三倍。
在欧美发达国家,组织培养技术也同样得到了广泛的利用。不过在那里,组织培养大多只是为高科技的转基因研究提供台阶。由于基因修改是在细胞的层面上进行的,组织培养提供了使细胞迅速长成植株的关键技术支撑。
发达国家没有将组织培养更多地用于农业生产,主要是因为他们的农产品多是一年生的植物,大豆、玉米、小麦等都能在直接种子育苗的基础上获得足够的产量;而许多东南亚的热带国家,主要从没有种子可种的树上获得农产品,组织培养对他们显得尤其重要。
品种改良:脱贫致富
查兰波·柯德莫尼(Chalermpol Kirdmanee)是泰国国家基因工程和生物中心组织培养实验室的负责人,他的主要工作就是利用快繁技术加快研究进程以改良植物品种。如果用传统的播种、扦插等育苗方法,他必须花几个月、甚至是几年时间来培育幼苗并进行观察,新技术的采用使他成果频出。最近,他正在尝试着从100个树种中挑选出最适合在泰国东北部的盐碱地种植的树种。这是一项有30年历史的研究课题,几代人努力之下也没有什么大进展,但是查兰波攻克了这一难题,他在胶质培养液中加入盐,很快得出了结论。现在,他还找出了可以降低盐碱地中盐分含量的树种。
同时,查兰波的实验室也在进行着开发新树种的尝试。目前的成果中,一种具有药用价值的新植物最引人注目:安努艾(Artemisia annua)。艾(Artemisinin)是新一代抗疟疾药的主要成分,而新树种安努艾的艾含量相当于地球上任何其他艾植物品种的两倍。查兰波指出,要将这一新成果投入商业生产,还需要花3年的时间来生产足够的幼苗,但是,种植这种改良的艾树将使农民们比种植水稻收益多得多。
一些种子公司和工业群体也正在进行类似的尝试。马来西亚的棕榈油委员会正在利用快繁技术的速度优势来寻找能抗病毒虫害的油棕榈和番木瓜的新品种。在印度和马来西亚,通过快繁技术研究含有人工蛋白质的防病椰树和橡胶树是医药生产业的前沿课题。
甚至,连泰国皇室这样人们印象中的传统代表,也致力于推广快繁技术,以作为使农民们摆脱贫困的一种有效方式。泰国皇室鼓励专家积极研究新型的防病菠萝蜜、香蕉和竹子并利用快繁技术的高速优势将新品种迅速推广,使全泰国的农民尽快受益。泰国国家基因工程和生物中心已经成功利用快繁技术,发展了一种用来发酵鱼肉和大豆制品的微生物的技术,并将之用于绿色食品的生产和加工,取得了很好的效益。
降低成本:探求新路
然而迄今为止,快繁技术培育的农产品并没有成为农业出口的大项,人工耗费过大是其最大障碍。为了解决这一问题,几年前,日本的研究者制造了一个可以自动对付这一高强度劳动过程的机器人,它能够在几天之内最多培育上百万株幼苗。不过,这个项目最后搁浅了,因为它的出现将使那些高收入的组织培养技术专家面临“下岗”的威胁,而这些人恰恰是推广快繁技术的中坚力量。
为了降低成本,现在,一些公司和研究所选择了一些比较廉价的、没有受过技术训练的劳动力。这些人中既有印度南部的家庭主妇,也有泰国北部的山民。但实验室的发展受到严格的限制,因为快繁技术还必须在昂贵温控设备调节下进行。
一项在泰国北部的森林重建计划首先需要成千上万棵香蕉树,来降低土壤的腐蚀性,并为在湄占和湄公河盆地集水区上森林树种的重新引入作准备。当地土著人本来准备自己培育树种,然后从这些有限的树上取得收成。但是,3年前清莱盆地山区发展基金会成立时,土著村民依靠传统的扦插方法每年只能培育3000株幼苗,这对于整个森林重建计划来说,实在是微不足道。
为了扶助这个计划,查兰波教会了两个基础组成员组织培养的技术,而泰国国家基因工程和生物技术中心也专门为此耗资2500美元组建了一个低成本组织培养实验室,并捐赠了防病香蕉这一树种。这个基金会依次将新技术教给广大村民,现在,这些村民们每年能培育20000棵香蕉树了。而且,新品种对营养的吸收能力比较强,节约了村民们的化肥和农药花费。
事实上,在亚洲其他地方,快繁技术被用来避免一些浪费行为。印度尼西亚的森林重建计划进展得很慢,最主要是因为那里的野生森林树种要不很难用种子来培育,要不就是只有很少的种子。日本的住友造林地依靠快繁技术培养了40万株印度尼西亚栋木树,这一树种如今在印尼已经由政府森林部门推动,建成了比较成熟的森林。
当然,快繁技术并非十全十美。虽然它可以帮助加速森林重建的树种培育,却不能储存不同地区的物种差异。和大多数现代农业生产方法一样,组织培养可能会在优化树种、推广新品种的同时,减少物种差异,使同一基因的物种呈现单一的表现形式。
现在,快繁技术较多的被用于快速培育优质生态防护林苗木和珍稀濒危植物。将来,组织培养将被更多地应用于培育能生产人工合成的药品和聚合物的树种。但是它可以转化的特性及相对简单的技术要求早已赢得了全世界的植物生产公司、环境保护者和农村发展倡导者的共同认可。