11月27日, 人们怀着崇敬和悲痛地心情,送走了一个曾用20年心血成功攻克被联合国粮农组织列为二十世纪世界生物固氮研究课题之一 ——“科间杂交”
研究课题的74岁温州老人 。
他就是利用“生理突变、科间杂交
”原理发明“水稻结生固氮根瘤的方法”的民营科研机构——温州市瓯海生物新技术研究所所长金国华。众所周知,豆科植物根系上的根瘤中生活着成千上万的根瘤菌类菌体,它能将空气中的游离氮,在常温下转化成氨,使豆科植物少施或不施基肥,也能正常生长。尤为水稻、小麦、玉米、油菜、棉花等非豆科植物其生长后期还须追加适量氮肥,即需要生产大量合成氨而消耗无数煤资源并造成环境污染,并因后期追肥难,追肥不好出现倒伏,诱发病虫害,反而带来农业减产。如果人类能够把豆科植物的根瘤菌转移到水稻等非豆科作物上,节约大量氮肥,减少环境污染,将是一场深刻的绿色革命。
二十世纪初,联合国粮农组织将“豆科植物的共生固氮根瘤菌能否转移到水稻等非豆科植物上”的科研课题列入世界各国科研工作者探索、攻克的目标。科研工作者从探索中得出,豆科植物共生固氮根瘤是根瘤菌和宿主豆科植物两者基因表达的结果。多数快生型根瘤的这些基因定位于根瘤菌的共生质粒上,虽然根瘤菌的共生质粒可以从一种根瘤菌转移到另一种根瘤菌,从而使后者能识别前者的宿主植物。但未有世人将根瘤菌共生固氮范围扩大到非豆科植物上。
据有关资料记载,根瘤菌在非豆科植物上结瘤固氮的唯一例子是在澳大利亚的某种树种上,但这种条件至今不明。英国人在实验室内用酶法去除水稻、小麦根毛的细胞壁,也可使根瘤菌在这些植物根上结瘤,但不能固氮,在油菜上结瘤有微弱的固氮活性,这种处理方法在农业生产上没有应用前景。此外,丹麦人声称用根瘤菌转移在非豆科植物小麦、大麦、高梁、水稻等植物上结瘤,并测出植株含氮增加,但最终未有结果。因此,这也成了世界生物固氮领域的“歌德马赫猜想”。解开此谜,成了全世界科研工作者中最大追求,也是中国科技工作者一生追寻的目标。一个仅有初中文化程度、普普通通的温州市瓯海农资公司农资辅导员金国华,也加入了这一“寻梦”行列。
提起金国华,还得从他身世说起。1930年农历7月17日,一个叫“宗寿”的男孩在永嘉县瓯北镇一户农家中呱呱落地,成了金家长子。他11岁时,随逃避抓丁的父母亲逃到温州市区百里坊小虹桥开竹箱店。当他13岁时,其母因小产而早逝。1937年,他从瓯海中学(今温州四中)初中毕业。1950年12月,他经人引荐到温州市总工会工作。三年后又调入温州市郊区供销社作农技工作,与农科结下了不解之缘。“大跃进”时,温州市商业局成立温州市食品科学研究所他担任了技术员,负责畜药制造、黄连素和鱼肝油提炼等研究。
1959年,他被“破天荒”地邀请来到上海医科大学为莘莘学子们作毒理分析学术报告,成了他人生道路上的一大转折点,坚信科技高峰并不是高不可攀的哲理。从此,他一心钻到了农科研究上。几年下来,他对从事的氮磷钾化肥和“白痢散”、“气喘灵”等化肥、农药畜药研究课题有所贡献,被评为温州市科委系统先进工作者。1962年8月,温州市食品科学研究所撤销后他被调到温州市农资公司担任农资辅导员,大胆地提出氨水掺磷肥的原理,既稳定“氨”,又发挥“磷”和“氨”的效果,在浙南引起轰动,受到了温州市委的表彰,并被评为浙江省先进工作者。接着,他又对科技界“褐飞虱是远距离迁飞”原理提出挑战,认为“它是一个物种因环境食料不同而突变”,并潜心从事实践研究,结果纠正了原则浙江省革命委员会绘制的“褐飞虱”错误图案等,在农业领域产生了很大震动。
进入二十世纪八十年代,当时调任瓯海农资公司农资辅导员的金国华的“农科梦”越做越大,与一批“农科迷”一起把目标瞄准被联合国粮农组织列入世界生物固氮研究重大课题上:利用“生理突变、科间杂交”原理,进行移植豆科植物根瘤于水稻等非豆科农作物的研究,并从实验室到园圃,从园圃到大田……最终他采用豆科植物田菁的花粉加花粉培养液和水稻等非豆科植物进行远缘杂交,使水稻等亲和根瘤菌共生,经分离、纯化和多次回接,得到水稻等根瘤菌株和作物固氮良种,终于首次突破了“科间杂交”这一世界科研“禁区”。然而,他的这一想法、做法却在科技界引起了一场“风波”:“当今世界,还没有一个国家研究出非豆科植物的固氮根瘤。
一个只有初中文化程度的人能行吗?”“要攻克一个世界性尖端课题,这简直是黄粱美梦!”
面对种种议论,金国华与一批“农科迷”没有退缩,而是抱定理念:实践是检验真理的唯一标准。人类应该用智慧和科学去接受命运与时间的挑战。1985年,他利用市郊双屿镇一亲戚家场地开始试验,以后又于1989年搬到郭溪镇宋岙底村租用民房继续试验,到最后干脆在宋岙东山自然村买下旧房“扎根”进行试验……日复一日,年复一年,他的妻子陈旭眉眼看丈夫的睡眠时间从5个小时减到3个小时、两个小时,身体也一天天地消瘦下去。也许正是看着丈夫对事业的孜孜不倦地追求,她也受到“感染”做起了“农科梦”:整天与丈夫一起不是在实验室,就是在园圃中;不是在高山上,就是在大田里,可真是风雨无阻,形影不离。由于科研经费不足,老金先是向子女拿,后是变卖了家产。长期下来,他家中没得卖了,又去借债搞试验。幸好周围的友人看到此情景,也纷纷慷慨资助他从事这一课题研究。
还有当地村腾出自留田给他做试验。仅1985年至1987年,温州市郊和瓯海区共有1880亩早、晚稻接种根瘤菌的实践,一般农田每亩节约尿素10—15公斤,增产15—22%。这一成果在全国引起了引起了极大震动。然而,这却在科技界“卡壳”了:认为金国华“生理突变、简单杂交法使非豆科植物结瘤固氮研究”彩的技术路线是“错误”的,田间试验表现是“无效”的,取得的结果是“不可靠”的,最终结论是他用此方法转移遗传“基因”是“违反科学”的……
此时的金国华顶着各种议论和压力,仍然本着严肃的科学的事实实是的态度,按照严格的科学程序和科学方法继续进行试验,并在小麦、玉米、蔬菜等非豆类农作物上结成出根瘤,生产出了无公害固氮蔬菜和粮食。同时,他的妻子不仅全力支持丈夫的事业,而且还当起他的得力助手,后来也成为此科研项目的第三发明人,直至去年春离开人世。同时,诚心也可感动“上帝”。
来自上海、四川、东北等地的科研单位纷纷慕名而来索要菌株纯种,在当地数千亩大田中应用表明,结瘤良好,固氮明显。尤在1988年9月在山东泰安举行的“全国应用技术暨人才交流大会”上,他带去的《生物法移植水稻等非豆科植物固氮根瘤成功及推广应用》并展出水稻等禾本科作物根瘤菌剂样品、图片和标本,引起了与会22个省、市、自治区400余所大专院校、科研单位的关注。会后,中国科学院植物研究所派出研究员南下与金国华联手搞课题,并经反复试验后由浙江农业大学中心实验室等科研单位系统测定,根瘤菌类菌体纯一,钟罩乙炔还原法,全氮测定近似豆科植物固氮活性,分离出的细菌做DNA杂交,发生这种细菌中有固氮酶的结构基因同源序列存在,排除了根结、根癌或愈伤组织等病态瘤的说法。这更坚定了金国华继续从事非豆科结生固氮根瘤的研究的决心和信心。
他发明的方法涉及到培育水稻等作物的带有根瘤菌的固氮良种和培育优良的根瘤菌株。其技术特征是:播种豆科植物种子和水稻和水稻种子,使豆科植物和水稻同步开花;用豆科植物花粉给水稻授粉进行杂交,并在水稻植株上获得杂交种;播种这种杂交种,在杂交种根系接种豆科植物根瘤菌,使杂交种根系形成根瘤;再从杂交种根瘤中分离出新物种根瘤菌,经去劣选优后作为接种大田栽培水稻用菌种。此后,这一方法经不少科研机构推荐在上海、四川、吉林和浙江等地上万亩水稻大田接种应用后节肥增产效果显著。
1990年5月4日,由瓯海农资公司和中国科学院植物研究所作为专利权人,并以金国华作为第一发明人的“水稻等植物结生固氮根瘤的方法”向国家专利局申请了专利,并经批准专利申请号为:9010249916。次年11月20日,中国专利局将此方法刊登在《发明专利公报》上。此后,英国《世界专利索引通报》和《中国实用科技成果大辞典》等也先后刊登了此方法。此时此刻,仍担任瓯海农资公司辅导员的金国华感到无比的兴奋:世界上至今不能攻克的“科间杂交”尖端课题被中国人捷足先登了。但此时,仍有人对此表示怀疑,甚至予以完全否定。
还有令他痛心的是有人将他的这一科研成果进行“剽窃”变成自己的成果写成科研论文拿到外国一科研刊物上公开发表……
然而,金国华就是对自己已认定的追求目标不回头。1993年,经瓯海区科委批准成立瓯海生物新技术研究所,金国华亲任所长。此后,他又把目标瞄准在无公害固氮粮菜实验上,打破了种植粮食和蔬菜在现代条件下不用化学氮肥、化学农药的神话。他经科间杂交的杂种:如豌豆和酸模(蓼科)杂交的杂种,根瘤鸡冠形,叶片显著增大而感温特性如豌豆,入夏地上部分枯死,地下根呈休眠状态。杂种雄性还存在和对照原雌株授粉产生严重的排外性。紫苜蓿和蒲公英(菊科)杂交的杂种,叶形显著增大植株高大,抽花轴开花数明显增多,第二年(多年生同株)成为殊不稳定的一支柱多花型巨变。紫花苜蓿和黑米稻杂交育成的矮生固氮黑米稻,它的植株比我国从自然选出的矮生型水稻——矮脚南特还低,平均株高仅50厘米。它为育种工作打破科间杂交,成为科、属、种三结合育种,开辟了其广阔天地。如今,此方法已应用到小麦、蔬菜、牧草、棉花、果木、花卉等无公害粮菜草食品,为人类减除环境和对粮菜食品的污染铺设了一条康壮大道。仅在玉米、油菜、棉花等旱地作物上应用一般节肥每亩15—30公斤,增产30%以上。其固氮良物,节肥增产更大。尤为他近年利用这一发明成果
栽培成功的一种叫钢茎稻的水稻从盆栽到大田栽培,估计亩产可达1500公斤左右。近几年来,他结合实验研究和撰写的《科间杂交和共生固氮》、《根瘤固氮领域的新发现》等论文发表在《自然疗法》、《中华新医药》等国内外科研刊物和学术论坛上引起了科研界的关注,先后荣获中国“爱迪生杯”金奖、首届中国金榜技术与产品博览会金奖。2000年1月在马来西亚槟城举行的第二届世界中西医药学术论坛年会上获“国际名医成果贡献奖”。同年9月,他作为正式代表带着自己撰写《为了人类的生存——浅谈水稻水麦蔬菜等作物根瘤固氮菌是创造无公害》粮菜的前提,健康长寿的基础》等论文参加了在北京举行的第九届世界公共卫生联盟国际大会交流,引起了与会专家、学者的兴趣,并获国际优秀论文奖。2000年12月29日,国家知识产权局依照国家专利法进行审查,决定对由金国华等发明的“水稻结生固氮根瘤的方法”授予发明专利权,其专利号ZL9010249916和国际专利主分类号AOIH1/02。
迄此,被联合国粮农组织列为二十世纪世界生物固氮研究课题之一、曾在国内科技界争论数十年而称为世界性尖端课题的“生理突变、科间杂交法使非豆科植物结瘤固氮研究”的谜团终被温州人解开。当年金国华欣喜地收到国家知识产权局颁发的
发明专利证书时,十分自信地说:“中国人不仅能研究出成果,更应该推广成果,让全人类都吃上无公害固氮粮菜食品。”如今,金国华虽已年届71岁,但仍一如既往地继续进行着生物固氮领域地深化研究、实验与开发、应用。接他自己的话说:“我会对自己追求事业干到老、学到老,为中国人争口气,为世界人民作出贡献!”
然而,今年11月24日下午他却带着这一“遗憾”悄然离开了人间……