李炳林,棉花遗传育种专家。成功育成“亚比棉”新物种,丰富了棉花遗传资源。合成 [ADG] 三染色体组异源四倍体新种质,提出远缘不育杂种枝条染色体加倍技术,为棉花育种研究做出了贡献。
李炳林,1933年12月16日出生于山西省忻州小县城。祖父务农,父亲务农并经营小商品。本该有着天真浪漫童年生活的他,由于日本帝国主义的侵略,神州遭铁蹄践踏,因此也过上了亡国奴的悲苦生活,使他幼小的心灵留下了不可磨灭的记忆。
初中时,他受当小学教员的伯父影响和教育,懂得科学是救国强民的基础,人只有有知识、有文化才能有出息,国家只有科技发达了才能免受别国欺负。当时在家乡小县城有一个公费初级农职校,家境贫穷而又一心想学点本事的他,高小一毕业就考入这所学校。16岁时,他与全国人民一道,欢欣鼓舞地迎来了中华人民共和国的成立,以后他随同学友步行150里路来到省会太原,就读太原农校,成为该校的首批学员。从此,他走上了求知、求真、献身农业的幸福人生之路。
1952年7月农校毕业后,他被分配到山西省临汾地区农业技术站任技术员。临汾、运城是山西的粮棉主产区。生于晋北的他,一到晋南,便被一望无际的棉田所吸引,一株株棉花挂满棉桃,仿佛是无数盛开的笑脸,在欢迎着这个朝气蓬勃的年轻人。惊叹之余,他从心中油然产生出一种冲动、一种热爱、一种为之投入一生的决心。
当时,农业方面的专业人才奇缺,而品学兼优、专业知识扎实的他自然很受领导重视。1953年春天,中国科学院昆虫所把山西省晋南地区作为解放初期首次防治棉蚜示范区。年仅20岁的他便以技术骨干的身份荣幸成为该协作组成员,在运城、临汾两个主棉区开展除虫示范、普及科学和推进棉花生产工作。当时,由于国际上对我国的经济封锁,棉花奇缺,一年一人只发几尺布票,许多人连冬天絮棉衣、棉裤、棉被的棉花都没有。而且国防用棉、医药用棉等也十分短缺。党中央、国务院发出 “爱国家种棉花” 的号召。为此,他参加了农业区划的棉花考察和实践,深感要实现棉花生产自给自足,就要培育出自己的品种,打破种植外来品种的局面,从而改变依靠从国外引种和原棉进口的被动局面。这更加激发了他从事棉花研究的热情。
同年,他又参与中国科学院昆虫所在临汾地区开展的全国首次10万亩地下害虫的防治工作。在此期间,他每天早出晚归,不怕苦不怕累。亲自动手用 “六六六粉” 拌种小麦,几天过后,双手都脱了皮,但他只是上医院涂点药,又回到地头。在大家共同努力下,首战告捷,农业电影制片厂专门到该地拍摄了科教片,总结推广他们的先进经验,他也被授予 “先进工作者”称号。
1954年至1958年,他如愿到山西农学院深造。在大学学习期间,他认识到农业不是单纯讲丰收就行了,还要用完整的、系统的和先进的科学技术来发展农业经济。种棉花也不能仅靠实践经验,必须依靠科学技术来发展生产。由于他有了一定的实践经验,加上他勤恳学习,善于动手,很快得到了棉花专家黄率诚的赏识,并吸收李炳林参与他主持的棉花育种科研课题。从杂交育种、田间管理,到实验数据测定,李炳林都认真完成,练就了扎实的功底,养成了严谨的科研作风。他还跟随运城地区的全国劳模、棉花高产能手曲耀离学习先进种棉经验。
毕业留校后,他转入研究生学习。参加工作后,一直从事作物遗传育种的科学研究和教学工作。从事教学40余年,先后主讲《高级作物育种学》、《种子学》、《作物育种新技术》、《作物生殖生物学》、《染色体工程》 等课程,培养出青年教师10余名,硕士研究生40余名,博士研究生4名。1979年后,他开始棉花远缘杂交研究,承担国家 “七五” 至 “十五” 科技攻关计划项目 “棉花优异新材料创造” 和国家自然科学基金资助项目。主持了山西省科技攻关项目 “棉花远缘杂交育种研究” 和 “亚洲棉与比克氏棉人工合成复合染色体组新棉种”,获国家发明三等奖 (第一发明人),该研究为国际首创成果,《中国科学报》以 “我国棉花远缘杂交取得突破性进展” 和 “棉花染色体育种获重大突破” 为标题做了两次报道。“棉花远缘杂交育种研究”获山西省科技进步一等奖。“棉花种间远缘杂种性状遗传学及染色体等细胞学研究” 获国家科技成果证书。以棉花染色体工程育种为核心的种间基因转育的研究创育出8个种间杂交种。与山西省农业科学院协作选育出 “晋棉21、晋棉27” 两个新品种,已推广种植,增产11.3%—17.7%。获得省、部级科技进步一等奖2项、二等奖5项。先后发表反映我国棉花科技重要成果的学术论文50余篇。《棉花 (AG) 复合染色体异源四倍体的人工合成》、《比克氏棉腺体延缓形成性状转育研究》 等论文在第12届国际植物育种学术会议和国际棉花学术会议上宣读,在 《科学通报》、《遗传学报》、《棉花学报》 上发表。主编 《棉花育种基础知识》,参加编写全国高等农业院校统编教材 《作物育种学》。
用染色体工程首创育成亚比棉
棉花不仅用于生产棉纤维和食用油,棉仁中蛋白质含量高达45%—50%,是一项高蛋白食用和饲料资源,近期选育的无腺体低酚 (棉毒素) 棉可适应综合利用的需要。但棉酚是棉族植物特有的一种多酚化合物,对病虫害、病毒有拮抗作用,因而无腺体品种易遭受病、虫、鼠、兔等动物的危害,在生产上大面积种植受到限制。
李炳林在多年从事棉花育种工作的基础上,1979年,决定啃棉花远缘杂交这块 “硬骨头”。经多方考察,采用亚洲棉和澳洲野生比克氏棉杂交,选育种子无腺体、植株有腺体的多用棉种,但首先遇到的问题是二者亲缘关系极远,存在杂交不亲和性的困难。他采用多次重复授粉、激素保铃等措施解决了这一问题,以后又通过染色体加倍和枝条嫁接等手段克服了杂种后代不育的难题,育成“亚比棉” 棉花新物种。
人工合成的亚比棉异源四倍体,具有种子无腺体而植株又有较大腺体 (棉毒素) 的珍贵特性。从而,既可发挥棉酚的拮抗作用,又消除了棉酚对棉仁粉用作高蛋白食品和饲料的限制作用,以及棉酚对棉油的变色污染,而且棉子榨油时无需脱毒处理,出油率高,耗能源少,是集棉、油、蛋白质三位一体而又能抗虫的新类型,对发展棉花生产具有重要的应用价值。棉属现有A、B、C、D、E、F、G七个同源二倍体染色体组和一个 [AD]复合染色体组。人工合成 (AG) 复合染色体组,丰富了棉花的遗传资源。当今世界植物资源由于生态因素失调,致使许多物种消失或濒临灭绝。为此,在保护现有棉种资源的同时,人工合成新棉种具有重要的现实意义,且对探索棉种的起源和进化具有学术理论意义。
运用技术创新育成棉花种质新品种
李炳林在多年的科研工作中,勇于探索,克服了远缘杂交的困难,进行了技术创新。
一是合成三染色体组异源四倍体。澳洲野生比克氏棉属G染色体组,与其他染色体组棉种亲缘关系远。美国和前苏联报道这类种质与栽培四倍体陆地棉、海岛棉杂交育种难度极大,尚无成功的报道。为了拓宽棉花种质资源,他首次采用栽培二倍体A染色体与野生二倍体G染色体杂交染色体加倍合成 [AG] 异源四倍体,再与自然界的 [AG] 异源四倍体杂交成 [A
2A
1G
1D
5]三染色体组的三种杂种,将野生棉的特异性状导入栽培棉种上,在实现突破性育种目标和提高育种效率上具有重要利用价值。
采用人工多次重复授粉,促进两性受粉,用外源激素保龄和幼胚离体培育技术,克服了远缘杂交不亲和的困难,获得远缘杂交种。
二是远缘不育杂种枝条染色体加倍技术。一般远缘杂交存在杂种不育等难度,从事作物远缘杂交,攻不破这一难关就会前功尽弃。前人研究中,克服杂种不育最有效的技术是染色体加倍,在方法上多数是在杂种种子萌发后用秋水仙碱溶液浸泡种子或用滴加幼苗生长点的方法。但在应用实践中,若处理液浓度过大,会烧死种子,特别是杂种胚胎发育不健全,幼苗生长弱,容易烧伤夭亡; 反之,浓度低则会使杂种染色体没有加倍,仍然不育。他在实践中利用棉花无限生长和分枝习性,摸索出杂种枝条染色体加倍,再嫁接成株的技术,避免了杂种植株死亡,获得4个可育的种间远缘杂交种,扩大了杂种群体。该项技术为国内首创,国外未见报道。
三是克服远缘杂种根尖致死性障碍新技术。不同染色体组的远缘杂种,因基因系统不同,导致杂种发生根尖致死性障碍。他了解到比克氏棉与其他棉种难以杂交的原因是它带有一个幼苗致死基因。为解决这一问题,他探索出用ABT生根粉和吲哚丁酸溶液浸泡种间杂种发芽后的下胚轴,并在培养基上诱导生根,结合人工选育,获得生根株系。
应用远缘杂交导入外源基因创育的新种质,通过复式杂交,现育成两个棉花新品种,并从种间杂种后代中培育出一个具有野生棉遗传组成的晋A雄性不育系。
严谨治学、孜孜不倦探索新领域
为了攻克一道道科研难题,李炳林不仅要付出大量的脑力劳动,而且要承受身心上的艰辛。棉花的生长发育有其自身的特点,当温度低时,棉花染色体分裂较慢,易于使染色体加倍,使育性恢复。因此,这项试验一般要在晚上进行,在夏季就要等到晚上十一、二点。染色体加倍一般需要12小时,所以,他就经常住在实验室里。田间杂交棉花授粉的最佳时间是在上午11: 00到下午15: 00之间。在这段时间里他必须到棉田里授粉。多少次,在完成课堂教学后,特别是盛夏酷暑,他经常头顶烈日,按时到田间授粉。一天下午14: 00,天气骤变,乌云密布,他还在试验地里忙着进行棉花授粉。当完成最后一株棉花授粉程序时,倾盆大雨从天而降。遇到雷阵雨天气,有时一天要换两三次衣服,继续在田间操作。
冬天,为了保证温室里的棉株不被冻坏,他晚上要检查供热情况。夏天温室里的温度达40℃以上。1986年的一天,他一连9个小时在温室里搞试验,忽然晕倒了。助教连忙找车,把他送到医院。他昏迷了7天7夜才醒过来。当校领导到医院看望时,大夫向校长说: “李炳林老师醒来的第一句话就问 ‘温室杂交的棉铃坐桃了没有……?’”。病情稍有好转,他就急切地要回试验田看看。他坐车返回学校时,没有回家,直接到了试验田里。当看到株株含苞待放的棉花时,他欣慰地笑了。
为了给棉花提供良好的生长环境,他采用了盆栽棉花的方法。200多盆棉花植株,天气好时搬出温室,一遇刮大风、下暴雨就必须搬回大棚。夏天的天气多变,有时刚搬出去,一阵电闪雷鸣,他又得马上一盆盆搬回来,累得他腰酸腿痛。孩子们常开玩笑地说: “爸,您关心棉花真比关心我们还周到。”
在长期的教学实践中,李炳林教授一直坚持以科研促教学,科研、教学齐头并进的原则。他始终认为,现代农业科技发展日新月异,如果不能把握科技最新动态,那么给学生上课只能是书本上的老一套,日益陈旧,缺乏新意; 如果自己不注重从事科学研究,教授课程也会流于表面。因此,他坚持要求学生不仅学好书本上的理论知识,更要亲自去实验,经常组织学生到他的实验室去参观、实习,并参加他主持的一些研究工作。
他坚持教书育人,时刻以一个人民教师的高度责任感和事业心,兢兢业业、任劳任怨地工作。他认为教师只有首先塑造好自己的灵魂,才有资格去塑造别人的灵魂; 教师只有以身作则成为学生的表率,才能培养出全面发展的21世纪 “四有” 人才。
牢记使命,为农业和教育发展建言献策
1993年至1997年,他任山西省第八届人民代表,省人大常务委员会委员。面对这一重大而全新的工作,他认真学习党的路线、方针和政策,学习国家法律法规,经常深入基层开展调查研究。1996年至1997年,在两次省人代会期间,他向大会提交的“山西省实施《中华人民共和国教育法》 办法草案” 的议案,被选择立法。还参加了 《教师法》、《农林种子管理条例》 等4个法规的起草工作,向人大常委会做了 《关于山西省制定发展生物工程规划》 的建议。他的工作成绩受到人大常委会的肯定。
他先后获全国五一劳动奖章、山西省社会主义劳动竞赛一等功和二等功,被中共山西省委、山西省人民政府评为山西省优秀专家。2001年元月,被评为全国农业科技先进工作者。
简历
1933年12月16日 出生于山西省忻州县。
1946年8月—1949年7月 在忻州初级农职校学习。
1949年8月—1952年7月 在山西农业技术学校学习。
1952年8月—1954年7月 任山西临汾地区农业技术站技术员。
1954年8月—1958年7月 在山西农学院农学专业学习。
1958年8月—1961年7月 在山西农学院作物遗传育种专业攻读硕士。
1961年8月至今 在山西农业大学任教。
主要论着
1 李炳林. 棉花育种基础知识. 太原: 山西科学技术协会 (编印),1964: 1—108
2 朵振华,熊长宁,李炳林等. 作物育种基础知识 (参编第六讲和第十三讲). 太原: 山西科学技术协会 (编印),1964: 30—34; 80—86
3 孙济中,曲健木,尹承佾,李炳林等. 作物育种学——第三章 棉花育种. 北京: 中国农业出版社,1981: 319—392
4 李炳林,张伯静,李广荣. 四倍体陆地棉与二倍体瑟伯氏棉种间杂种后代的细胞遗传研究. 棉花学报 (试刊),1985 (1): 19—26
5 李炳林,张伯静,牛永章等. 亚洲棉与比克氏棉杂交研究. 遗传学报,1987,14 (2): 121—125
6 Li Binglin,Zhang Bojing. Breeding of a Species Nova of Cotton with a Cultivated Diploid and a Wild Diploid. Science for Plant Breeding. In: Proceedings of the Ⅻ Congress of EUCARPIA,1989,15 (29—30).Göttingen,Germany F. R
7 李炳林,祝水金,张伯静等. 比克氏棉子叶色素腺体延缓发生特性转育研究. 见: 国际棉花学术会议论文集. 北京: 中国农业科学技术出版社,1991: 141—152
8 李炳林,祝水金,张伯静等. 种子无腺体植株有腺体新种质育成. 棉花学报,1991,3 (1): 27—32
9 李炳林,张伯静,汪若海等. 棉花 [AG] 复合染色体组异源四倍体人工合成. 科学通报,1994,39 (7): 644—648
10 Li Binglin,Hao Lin,Huang Jinglin. Study on synthesis of[A,G] complex genome and tr-species hybrid with[A,D,G]. International Conference on Agricultural Science and Technology,Beijing,2001,(4):32—36
11 李炳林,黄晋玲,董俊梅等. 合成棉花 [AG] 复合基因组的研究.见: 第一届亚洲植物染色体研讨会论文集. 北京: 中国农业出版社,2001: 231—241
12 李炳林,安泽伟,李宏运等. 棉花染色体工程育种. 山西农业大学学报,2001,21 (1):1—6
13 Li Binglin,Dong Lifan and Yi Zhiben. Synthesis of complex genome and tri-species hybrid with [A,D,G]. In: Plant Genomics in China,Beijing,Ⅲ,2002
14 Yi Zhiben,Li Binglin,Hao Lin. Creation of diverse genetic germplasm in cotton through chromosomal engineering. In: Institute of Botany Chinese Academy of Sciences ed. Proceedings Second International Conference on Sustainable Agriculture for Food,Energy and Industry Volume Ⅱ,2002,(9): 1291—1294
15 李炳林,武晶,郭志爱等. [AAGG] 异源四倍体新棉种的核型及同工酶分析. 植物遗传资源学报,2003,4 (3): 195—198
16 Li Binglin,Hao Lin. Analysis of genetic markers in [AG] and interspecific hybrid of Gossypium (cotton). In: Plant Genomics in China Ⅳ: 111.Yangling,China