抗盐耐旱大豆应对粮食危机

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抗盐耐旱大豆应对粮食危机

全球约八十亿人口当中有十分之一正面对食物不足问题,单是在亚洲,饥饿人口就超过四亿。在全球粮食危机及环境保护的挑战下,林汉明教授透过基因组研究,找到大豆中的耐盐基因,并以此为基础,利用分子标记技术,育成耐盐耐旱大豆,让农民可以在瘦瘠及干旱土地上种出大豆,增加产量之余,更有助土地复修,为人类可持续发展出一份力。

破解大豆抗逆基因 助建可持续农业

「蓺之荏菽,荏菽旆旆。」三千年前《诗经》所说的「荏菽」,就是今天大家熟悉的大豆。直到今天,大豆传遍全世界,成为人类主要食粮之一。不过,这种野生植物经千百年的人工培植,部分品种变得「娇生惯养」,无法在干旱、贫瘠的土地上成长。特别在内地,土壤盐化等问题影响国内大豆产量,导致中国需要从美国等地大量入口大豆,才能够满足其需要。

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林教授解释:「内地东北的盐碱地和西北荒漠化的土地有很多,正好大豆有很强的固氮能力,可以将空气中的氮变成有机物质,帮助修复退化土壤,减少人工肥料的使用,同时能改善空气质素,因此十分值得研究。」

1997年,在美国进行博士后训练、研究植物中氮代谢的林教授回到港中大,并在因缘际会下认识中国农业科学院研究员邵桂花教授,受她启发正式踏进大豆研究的世界,接力开展大豆耐盐基因的研究。随后十数年,林教授在大豆科研路上创下多个里程碑,包括利用全基因组测序技术,成功破解十七种野生及十四种人工培植大豆的基因密码,证明野生大豆的生物多样性,数年后更辨识出野生大豆中负责抗盐的主效基因。

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然而,单单依靠实验室及论文上的成果无法惠及大众, 「现时内地生产大豆量仅仅能满足国内消耗约两成,其余需要依赖国外进口供应,其进口量占全球市场约六成。我很希望研发的技术可以回馈国家,成果能写在大地上。」林教授说。

这个让「大豆回家」的想法,促成他日后跟内地甘肃省农业科学院张国宏教授的合作,将基因技术结合农业知识和资源。他们透过结合分子标记检测技术与传统杂交方法, 加快筛选中国西北地区的大豆种子,成功以非转基因的方法培育出三种适合在中国西北干旱地区种植的耐盐耐旱大豆品种,促进当地的可持续农业发展。此外,林教授亦积极培育牧草大豆,让大豆植物可以制成畜牧饲料。

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作物基因组国际平台 以科研与世界接轨

这些大豆研究成果全部起源于港中大科学馆的一所小小实验室,它连结了香港十五位教授,与中国、美国、英国、阿根廷等多国合作成立「教资局卓越学科领域:植物与环境互作基因组研究中心」,专门研究农作物与环境互动机制,推动农业可持续发展、作物基因组学及基础科学的研究及协作;目前, 林教授担任港中大「农业生物技术国家重点实验室」主任,通过国家级的科研平台与国内优秀科学家合作,发展分子生物技术及生物科技农业应用,改良农作物的产量、质量及抗逆性。

除了内地,林教授的科研团队近年还跟南非合作,以二十公顷的耕地作试点,改善当地黑人农场作业。从植物基因研究,到成果落地转化为农作物,成果可谓非常卓著。

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Quote

林教授的愿景是希望未来促成在香港成立国际大豆研究所,汇集世界优秀的大豆品种及专才,集大家的力量,为人类出一分力。

林汉明教授

港中大卓敏生命科学教授兼

农业生物技术国家重点实验室主任

研究领域:大豆基因组研究及农业应用

主要成就:

● 成功完成组装全球首个野生大豆的参照基因组(2019)

● 中国国家教育部高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)自然科学奖二等奖(2016)

● 全球首次成功发现并复制出野生大豆内的主效耐盐基因(2014)

● 全球首次破解31种野生和培植大豆的全基因组密码,成果以封面故事发表在《自然.遗传》期刊(2010)

● 培育出耐盐耐旱大豆品种陇黄1、2、3号,并于2,000多公里的甘肃黄土高原上种植

● 港中大理学院模范教师奖(1999、2006)

Caption:

01_林教授团队与甘肃省农业科学院张国宏教授合作,培育出耐盐耐旱大豆品种陇黄1号、2号及3号。至2020年,累积种植面积已超过36万亩。

02_林教授的研究不但有助土地复修, 更为人类可持续发展出一份力。

03_林教授与邵桂花教授(右二)考察内地大豆种植情况。

04_林教授团队是全球大豆基因组研究的先驱之一。