董玉琛 (1926-2011)
院士簡(jiǎn)介:
董玉琛(1926-2011),女,河北省高陽(yáng)縣人,著名作物種質(zhì)資源學(xué)家。1950 年畢業(yè)于河北省立農(nóng)學(xué)院,1959 年在前蘇聯(lián)哈爾科夫農(nóng)學(xué)院獲農(nóng)學(xué)副博士學(xué)位。1999 年當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。曾任中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物品種資源研究所副所長(zhǎng)、所長(zhǎng),中國(guó)農(nóng)學(xué)會(huì)遺傳資源分會(huì)主任委員和名譽(yù)理事長(zhǎng),中國(guó)作物學(xué)會(huì)常務(wù)理事和榮譽(yù)理事長(zhǎng),中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員。
長(zhǎng)期從事作物種質(zhì)資源研究及其組織實(shí)施,主持建成現(xiàn)代化國(guó)家作物種質(zhì)資源庫(kù),提出種質(zhì)資源入庫(kù)的技術(shù)路線,組織20 萬(wàn)份種質(zhì)資源入庫(kù)長(zhǎng)期保存,為農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展儲(chǔ)備了遺傳物質(zhì)基礎(chǔ),使我國(guó)作物種質(zhì)資源保存躍居世界前列;考察收集我國(guó)北方小麥野生近緣植物,為利用野生種擴(kuò)大小麥遺傳基礎(chǔ)開辟了新途徑。曾任《植物遺傳資源學(xué)報(bào)》主編,主編《中國(guó)作物及其野生近緣植物》(共七卷)、《農(nóng)作物種質(zhì)資源技術(shù)規(guī)范》叢書(共110 分冊(cè))。曾獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1 項(xiàng),省部級(jí)成果獎(jiǎng)勵(lì)多項(xiàng)。2003 年,主持研究完成的“中國(guó)農(nóng)作物種質(zhì)資源收集保存評(píng)價(jià)與利用”項(xiàng)目,榮獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。2009 年被授予新中國(guó)成立60 周年“三農(nóng)”模范人物榮譽(yù)稱號(hào)。
在崎嶇的山路間尋覓種質(zhì)資源,在靜寂的實(shí)驗(yàn)里探秘科學(xué)真諦,半個(gè)世紀(jì)的風(fēng)雨兼程、執(zhí)著不輟,用智慧和汗水構(gòu)建國(guó)家作物種質(zhì)資源寶庫(kù),讓科學(xué)的力量開辟遺傳基因?yàn)槊裨旄V贰?/p>
譜寫作物種質(zhì)資源主旋律
——記中國(guó)工程院院士 董玉琛
在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院有一座世界一流的現(xiàn)代化國(guó)家作物種質(zhì)資源庫(kù),這里保存著我國(guó)35 萬(wàn)余份農(nóng)作物種質(zhì)資源,人們將其比喻為一座蘊(yùn)藏著無(wú)法估量其價(jià)值的“金庫(kù)”。然而,它飽含了一位中國(guó)農(nóng)業(yè)女科學(xué)家的無(wú)數(shù)心血與汗水。她就是我國(guó)作物種質(zhì)資源學(xué)科奠基人之一、著名作物種質(zhì)資源學(xué)家、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員、中國(guó)工程院院士董玉琛。
跨國(guó)結(jié)緣作物種質(zhì)資源
1944 年,董玉琛考入北京大學(xué)醫(yī)學(xué)院藥學(xué)系,當(dāng)時(shí),她的同學(xué)中有的已是中國(guó)共產(chǎn)黨黨員,有的與黨組織有聯(lián)系。董玉琛從一位同學(xué)處經(jīng)常看到解放區(qū)的書報(bào),使她深信只有共產(chǎn)黨才能救中國(guó)。1945 年日本投降后,國(guó)民黨政府接管了北京大學(xué),開始對(duì)學(xué)生進(jìn)行甄審。這時(shí)董玉琛已隨進(jìn)步同學(xué)由北大醫(yī)學(xué)院轉(zhuǎn)入農(nóng)學(xué)院。她積極參加反甄審運(yùn)動(dòng)、組織辦壁報(bào)、聘請(qǐng)進(jìn)步人士來(lái)學(xué)校講演等活動(dòng)。這年12 月,董玉琛加入了中國(guó)共產(chǎn)黨。1946 年秋,董玉琛考入河北省立農(nóng)學(xué)院。
1950 年,董玉琛大學(xué)畢業(yè)后來(lái)到華北農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院的前身)任技術(shù)員。1954 年被選派赴前蘇聯(lián)哈爾科夫農(nóng)學(xué)院攻讀研究生,1959 年1 月取得副博士學(xué)位。就在這時(shí),組織上要求董玉琛畢業(yè)后就近學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)對(duì)作物種質(zhì)資源管理和利用的經(jīng)驗(yàn)。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(gè)專門從事作物種質(zhì)資源收集、保存、評(píng)價(jià)、研究的世界知名研究機(jī)構(gòu),董玉琛用自己節(jié)余的生活費(fèi),完成了3 個(gè)月的進(jìn)修。其間,她了解了該所各個(gè)系的全部工作,與各系的主要專家進(jìn)行交談,了解他們的工作經(jīng)驗(yàn)、研究目標(biāo)和設(shè)備以及主要成果,其中著重了解了小麥種質(zhì)資源工作。這一切使董玉琛更加熱愛作物種質(zhì)資源這門學(xué)科,也從此與之結(jié)下了一生的不解情緣。
1959 年5 月初,董玉琛回到中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)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(dāng)時(shí),作物所保存小麥種質(zhì)資源1 萬(wàn)余份,為了保持種子的發(fā)芽力, 每年至少要種植2 000 多份, 用新收獲的種子換掉發(fā)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(zhì)資源的建檔和種子繁殖更新工作。同時(shí),組織全國(guó)會(huì)議, 推動(dòng)全國(guó)種質(zhì)資源工作開展。正當(dāng)她躊躇滿志地投入種質(zhì)資源工作時(shí),1965 年初,被派遣帶隊(duì)到河西走廊蹲點(diǎn),并建立中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院西北工作站。1978 年,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物品種資源研究所成立,此時(shí),已年逾五旬的董玉琛出任副所長(zhǎng),后來(lái)任所長(zhǎng)。
傾注心血?jiǎng)?chuàng)建一流種質(zhì)庫(kù)
1979 年中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物品種資源研究所成立半年后,作為副所長(zhǎng),董玉琛協(xié)助所長(zhǎng)籌備和召開了第一次全國(guó)農(nóng)作物品種資源科研工作會(huì)議,會(huì)議提出“廣泛收集、妥善保存、深入研究、積極創(chuàng)新、充分利用”的種質(zhì)資源工作方針,制定了全國(guó)作物種質(zhì)資源科研規(guī)劃,明確了各級(jí)相關(guān)機(jī)構(gòu)的職責(zé)與分工。隨后,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院各有關(guān)專業(yè)研究所和大多數(shù)?。ㄊ小⒆灾螀^(qū))農(nóng)業(yè)科學(xué)院相繼成立了品種資源研究室(所),初步建成了中國(guó)作物種質(zhì)資源工作體系。1984 年,董玉琛作為所長(zhǎng),主持召開了第二次全國(guó)農(nóng)作物品種資源科研工作會(huì)議,會(huì)議著重制定了全國(guó)科研工作協(xié)調(diào)方案、對(duì)外交換管理辦法、種子入庫(kù)暫行管理辦法以及“七五”重點(diǎn)研究課題設(shè)想。這次會(huì)議有力地推動(dòng)了中國(guó)作物種質(zhì)資源的收集、保存和研究蓬勃發(fā)展。
當(dāng)國(guó)家批準(zhǔn)了由洛克菲勒基金會(huì)部分資助興建中國(guó)國(guó)家作物種質(zhì)資源庫(kù)后,董玉琛為了這一多年夙愿的實(shí)現(xiàn),忙碌異常。協(xié)助所長(zhǎng),從提出設(shè)計(jì)要求到檢查工程質(zhì)量,直至指導(dǎo)儀器設(shè)備的選購(gòu)和安裝,她都親臨現(xiàn)場(chǎng)與工程具體負(fù)責(zé)人共同商定,傾注了大量的心血與智慧。1986 年,中國(guó)國(guó)家作物種質(zhì)資源庫(kù)以優(yōu)質(zhì)工程落成,該庫(kù)總?cè)萘繛?0 萬(wàn)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(qǐng)國(guó)家科研項(xiàng)目,組織協(xié)調(diào)全國(guó)作物種質(zhì)資源科研人員,將全國(guó)的作物種質(zhì)資源入庫(kù)保存。她與種質(zhì)保存室的負(fù)責(zé)人一起,首先提出入庫(kù)的技術(shù)方案,制定入庫(kù)種質(zhì)的數(shù)量和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及入庫(kù)程序。同時(shí),按作物組成全國(guó)協(xié)作組,每個(gè)協(xié)作組編寫該作物全國(guó)種質(zhì)資源目錄,這樣既剔除了重復(fù),又給予了每個(gè)品種(品系)國(guó)家統(tǒng)一編號(hào)。在“七五”期間,只用了5 年時(shí)間便入庫(kù)各種作物種質(zhì)資源20萬(wàn)份,做到了優(yōu)質(zhì)快速。迄今入庫(kù)種質(zhì)已達(dá) 35 萬(wàn)份,包括糧食、經(jīng)濟(jì)、蔬菜、牧草等多種作物,它們隸屬35 科、192 屬、712 種,為中國(guó)乃至世界農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供了種質(zhì)儲(chǔ)備。
踏遍千山找尋資源寶藏
1978 年,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物品種資源所成立伊始,董玉琛就提出須盡早對(duì)中國(guó)邊遠(yuǎn)地區(qū)的作物種質(zhì)資源進(jìn)行考察收集,并先對(duì)有“植物王國(guó)”之稱的云南進(jìn)行了綜合性作物種質(zhì)資源考察。1979—1980 年,她帶隊(duì)對(duì)糧食作物、蔬菜、麻類、茶、桑等進(jìn)行考察,先后3 次到滇西南、滇西北18 個(gè)縣考察收集麥類作物。該地區(qū)地處橫斷山脈,地勢(shì)陡峭險(xiǎn)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(guò)馬,并已年近花甲的董玉琛,和年輕考察隊(duì)員一樣,毅然騎上馬,向著種小麥的地方出發(fā)。他們尋覓在麥田,尋訪于農(nóng)民,在麥場(chǎng)上看麥穗,到農(nóng)戶家看麥種??疾炱陂g,共收集到麥類作物種質(zhì)資源數(shù)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(gè)小麥種的種植海拔高限;普通小麥中國(guó)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(gè)新變種;首次在國(guó)內(nèi)發(fā)現(xiàn)33 個(gè)小麥變種,其中23 個(gè)國(guó)外未見報(bào)道,從而進(jìn)一步證明中國(guó)是六倍體小麥的多樣性中心之一。該項(xiàng)考察成果獲農(nóng)牧漁業(yè)部技術(shù)改進(jìn)一等獎(jiǎng)。
1982 年,董玉琛又帶隊(duì)奔赴新疆參加八一農(nóng)學(xué)院組織的農(nóng)作物野生近緣植物考察收集。從阿爾泰山到昆侖山,從準(zhǔn)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(wú)常,交通極不方便??疾礻?duì)駕駛著212 吉普車穿越在“早穿皮襖”的北疆布爾津縣夏牧場(chǎng),顛簸于通宵酷熱的吐魯番,在艱苦的條件下,考察隊(duì)共收集到小麥族植物10 個(gè)屬37 個(gè)種的110 份材料,其中只有在新疆才生長(zhǎng)的旱麥草屬植物4 個(gè)種,新麥草屬植物(華山新麥草除外)4 個(gè)種,小麥的祖先種之一粗山羊草(節(jié)節(jié)麥),找到了穗長(zhǎng)有30 厘米多的大賴草等植物屬和種。由此證實(shí),新疆是世界小麥野生近緣植物的主要分布地區(qū)之一。同時(shí),董玉琛還發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)尚無(wú)報(bào)道的小麥屬11個(gè)變種,其中黑長(zhǎng)芒、穗分枝的波蘭小麥和“新疆小麥”亞種(稻穗麥)的3 個(gè)變種國(guó)際上尚未報(bào)道。
1986—1990 年,董玉琛再一次帶領(lǐng)課題組成員與國(guó)際遺傳資源委員會(huì)合作進(jìn)行了中國(guó)北方小麥野生近緣植物考察。先后途經(jīng)12 省、市、自治區(qū),共收集到小麥族植物547 份,包括10 個(gè)屬的53 個(gè)種和7 個(gè)變種。其后,考察組對(duì)全部材料進(jìn)行了形態(tài)特征和細(xì)胞學(xué)鑒定,明確了各個(gè)材料的染色體數(shù)目和15 個(gè)物種的核型,對(duì)部分材料進(jìn)行了抗黃矮病和白粉病鑒定,篩選出一批抗病種質(zhì),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(chǔ)備和寶貴信息,該研究成果獲農(nóng)業(yè)部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
在國(guó)內(nèi)收集和國(guó)外引進(jìn)大量小麥野生近緣植物的基礎(chǔ)上,董玉琛帶領(lǐng)課題組成員,開展了小麥屬間雜交研究。在廣泛的遠(yuǎn)緣雜交研究中,她驚喜地發(fā)現(xiàn)兩個(gè)種質(zhì)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(hào)PS5 和硬粒小麥品種編號(hào)DR147,這兩個(gè)小麥種質(zhì)與山羊草、黑麥等屬植物雜交后,雜種第一代不經(jīng)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(xì)胞學(xué)機(jī)理,查明它是由花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂時(shí)兩種異常行為造成的,并在3 年內(nèi)合成了22 個(gè)小麥—山羊草雙二倍體,即Am1 至Am22。這些雙二倍體大多數(shù)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(yōu)良品系,“小麥屬間雜種染色體自然加倍種質(zhì)的發(fā)現(xiàn)和利用”也因此獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
董玉琛帶領(lǐng)研究生廣泛開展了小麥遠(yuǎn)緣雜交工作,他們將遠(yuǎn)緣雜交與組織培養(yǎng)相結(jié)合,通過(guò)雜種幼胚培養(yǎng)獲得雜種植株;通過(guò)雜種幼穗培養(yǎng)擴(kuò)大雜種群體,以便進(jìn)行大量回交;通過(guò)花藥培養(yǎng)以便較快得到穩(wěn)定的雜種株系。通過(guò)雜種組織培養(yǎng)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(gè)屬的6 個(gè)種雜交成功并得到雜種后代,其中前3 個(gè)屬為世界首例。
嚴(yán)謹(jǐn)著書引導(dǎo)學(xué)科發(fā)展
董玉琛虛心向老一代科學(xué)家學(xué)習(xí),早在20 世紀(jì)中期,就參加了《中國(guó)小麥栽培學(xué)》、《中國(guó)小麥品種志》(三卷)、《植物遺傳育種學(xué)》等我國(guó)重要農(nóng)業(yè)科學(xué)著作的編寫。20 世紀(jì)80 年代初,董玉琛翻譯出版了作物種質(zhì)資源學(xué)科創(chuàng)始人瓦維洛夫的經(jīng)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(xiàn)代品種及其系譜》、《世界小麥》等著作。2000 年,合著的《中國(guó)小麥遺傳資源》出版。
進(jìn)入21 世紀(jì),董玉琛和課題組人員一起,利用分子生物學(xué)方法研究中國(guó)小麥品種的遺傳多樣性,明確了中國(guó)小麥品種遺傳多樣性的中心有兩個(gè):一個(gè)是河南西部,另一個(gè)是四川盆地。在中國(guó)的十大麥區(qū)中,從地方品種看,遺傳豐富度最高的是黃淮冬麥區(qū),其次為西南冬麥區(qū),而華南冬麥區(qū)與東北春麥區(qū)的品種遺傳多樣性最低;從育成品種看,同樣是黃淮冬麥區(qū)遺傳多樣性最高,其次是北方冬麥區(qū),新疆冬春麥區(qū)和華南冬麥區(qū)較低,而青藏春冬麥區(qū)最低。明確了小麥3 個(gè)基因組的遺傳多樣性,我國(guó)地方品種是B > D > A,育成品種是B > A > D。為了有效利用我國(guó)數(shù)量龐大的作物種質(zhì)資源,她和課題組人員率先提出構(gòu)建核心種質(zhì)并在小麥中實(shí)施。他們分析了2.3 萬(wàn)余個(gè)中國(guó)小麥品種和重要品系的基因型,構(gòu)建的中國(guó)普通小麥核心種質(zhì)以5% 的材料代表全部種質(zhì)資源遺傳多樣性的90.1%,微核心種質(zhì)以1% 的材料代表全部種質(zhì)遺傳多樣性的74.8%。這批微核心種質(zhì)(231 個(gè)品種)已交小麥遺傳育種專家深入研究利用,并從中發(fā)掘出一批有用的基因。
與此同時(shí),董玉琛與其學(xué)生劉旭共同組織全國(guó)多個(gè)研究機(jī)構(gòu)和有關(guān)院校61 個(gè)單位的217 名專家、教授,編撰出版了約700 萬(wàn)字的《中國(guó)作物及其野生近緣植物》系列叢書。該書論述內(nèi)容全面、探討理論深入,是一套系統(tǒng)、權(quán)威的作物種質(zhì)資源科學(xué)著作。該著作首次闡明了我國(guó)與農(nóng)業(yè)密切相關(guān)的植物(包括糧食、經(jīng)濟(jì)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(gè),隸屬293 個(gè)科、2 155 個(gè)屬。其中農(nóng)作物528 種,栽培種涉及1 339 個(gè)物種,野生近緣植物1 930 個(gè)物種,這些物種分屬138 個(gè)科、557 個(gè)屬。按作物類別統(tǒng)計(jì),糧食作物43 個(gè)、經(jīng)濟(jì)作物68 個(gè)、蔬菜182 個(gè)、果樹57 個(gè)、飼用及綠肥98 個(gè)、花卉126個(gè)。該書為中國(guó)作物種質(zhì)資源、作物育種、農(nóng)業(yè)區(qū)劃、作物區(qū)劃、作物分類、生物多樣性保護(hù)、國(guó)家履行《生物多樣性公約》以及制定相關(guān)的法律法規(guī)提供了科學(xué)依據(jù),意義重大。
董玉琛一向嚴(yán)格認(rèn)真、勤懇敬業(yè)、任勞任怨、襟懷坦蕩、淡泊名利,在成績(jī)和榮譽(yù)面前,總是想著周圍的同事們,想辦法將他們推向前臺(tái)。她主持實(shí)施的“小麥雜種染色體自然加倍種質(zhì)的發(fā)現(xiàn)和利用”研究,從提出計(jì)劃、項(xiàng)目形成到選定試驗(yàn)材料、具體實(shí)驗(yàn)指導(dǎo),起、承、轉(zhuǎn)、合都飽含著她的許多心血,然而,在獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)人員名單上,她卻把早已出國(guó)的年輕碩士研究生寫為第一完成人。她的同事和學(xué)生們這樣說(shuō):“董老師不僅傳授我們知識(shí),還用行動(dòng)教我們?nèi)绾巫鋈恕薄H缃瘢鶐н^(guò)的碩士生和博士生大部分已是事業(yè)有成,有的被授予有突出貢獻(xiàn)的中青年科學(xué)家稱號(hào),有的被批準(zhǔn)為跨世紀(jì)青年學(xué)科帶頭人,有的被評(píng)為全國(guó)五一勞動(dòng)模范,有的被任命為國(guó)家研究項(xiàng)目的首席科學(xué)家。
作物種質(zhì)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(wú)價(jià)之寶。50 年躬身追尋、游歷其中,以厚積薄發(fā)之力將人類春色的“音符”匯聚起來(lái),“編碼”成一部金色的樂(lè)章,這也正是董玉琛院士一生平實(shí)而又精彩的旋律。
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