1929—
郑学勤,热带作物科学家,橡胶遗传育种及生物技术专家。参与研究了橡胶树无性系在中国热带北缘复杂地理环境下的适应性,为中国植胶区大面积大幅度提高产胶量发挥了积极作用。曾参加国际探险队,深入亚马逊原始大森林采集了大批野生橡胶树种质资源,并鉴定出一批优异种质,对中国橡胶育种具有重要意义。在研究橡胶树染色体和细胞工程方面,创造了一年内即可诱导出橡胶树三倍体的新方法,最早创建热带作物生物技术国家重点实验室,培养了一批高级科技人才,为中国天然橡胶事业和热带作物生物技术的发展作出了重要贡献。郑学勤,1929年7月10日出生于安徽省黄山市 (原歙县)堨田村一个山清水秀的江南鱼米之乡。5岁入私塾开始受教育,父亲在南京前中央大学教育系任教,6岁随父亲前往南京就读于莲花桥小学。1948年考入苏州东吴大学生物系。
中华人民共和国成立后,他考入北京大学理学院植物系,继续读完大学课程,他的毕业论文是做橡胶草的营养生理,凑巧那时正值抗美援朝,国家急需天然橡胶这一战略物资,动员500名大学师生以及中国科学院一批老专家开赴海南岛勘察,于是他把新疆橡胶草与海南岛的橡胶树连在一起。海南的几个月勘察生活,住草房、吃番薯,双脚溃烂,他回想起抗日战争的艰难岁月,对比之下,能为建设祖国的事业贡献力量,浑身是劲,完成任务后在总结表彰大会上,他被评为植胶勘察模范。1952年他在毕业分配志愿书上把到祖国的边疆海南岛从事天然橡胶事业作为自己第一志愿,从此他把毕生精力贡献在天然橡胶和热带作物科教事业上。重返海南后,他又住进草房从橡胶树育苗开始,研究无性繁殖、有性杂交技术,不断改良品种,与他的同事和同行专家们一起,就品种改良一项就使大面积产胶量提高了1~2倍,每年获得经济效益数亿元,然后又研究橡胶树的细胞学,并将这些技术扩大到许多热带作物和农作物。继而积极承担了组建热带作物生物技术国家重点实验室的重任,大步推进分子生物学和基因工程研究水平,结合细胞工程和种质基因资源,发挥热带生物技术整体特色,使分子及细胞水平与整体水平有机地结合起来,不断提高热带农业高科技学术水平,并探索挖掘潜在的应用价值,系统地发展了热带农业遗传育种学科,并创建了这一热带农业学科的博士点,将高科技研究与高层次人才培养和高新技术产业化紧密结合在一起。这个国家重点实验室经过1996年的国家评估,获得良好成绩,他把毕生精力都贡献在天然橡胶和热带农业科教事业上。
他现任是中国热带农业科学院、华南热带农业大学热带作物生物技术国家重点实验室主任、教授和博士生导师,而且还是国务院学位委员会学科评议组成员、CIAT亚洲木薯育种委员会委员、新加坡农业分子生物学研究所中新生物技术合作项目顾问、热带农业院校学术顾问、中国热带作物学会常务理事、中国农业生物技术学会理事。还曾经担任中国热带农业科学院副院长,联合国FAO顾问。
把握橡胶品种改良方向
橡胶与钢铁、石油、煤炭号称四大工业原料。新中国成立初期,天然橡胶年总产量只有200吨,远远不能满足需要。当时正值抗美援朝,外国反动势力将天然橡胶列为战略物资,予以封锁。于是中央决定在海南岛热带北缘地区大力发展天然橡胶事业,动员一批教授和科研人员、几百名大学生、几个师的部队、几十万民工,还调来500部汽车,500台拖拉机,日夜兼程奔赴海南岛。郑学勤在北京大学刚毕业,立即响应号召来到海南岛,当时海南种植的橡胶树全是未经选择的实生树,其群体产胶能力低下,原因是树皮韧皮部中乳管列数和在显微镜下观察到的乳管个数少; 通过光合作用产生合成橡胶粒子的前体物质低; 以及较低的产胶分配率,在未经选择的实生树群体中自然分布的高产单株 (其标准是比群体平均产胶高2倍) 只占0.15%。如何使橡胶树的群体产量迅速提高? 当时有的外国专家主张只能从0.15%的高产单株中优选,建立芽接无性系,推广种植这些无性系就必然可以成倍地提高产胶量,并认为只有遵循环境起主导作用的原理,才是中国发展天然橡胶选育种的唯一道路。而当时郑学勤则根据植物遗传基础原理,结合环境因子提出了引进国外优良无性系进行地区适应性研究。结果将两者结合起来进行研究,两种不同的方法同时开展起来了。郑学勤将引进的数十个橡胶无性系,在热带北缘和南亚热带地区建立了20个试验点,重点研究了这些无性系对抗风、抗寒、抗病及高产胶的适应性。在各试验点科研人员的共同努力下,他冒着台风、寒流跑遍了华南四省区的试验点,调查了大量数据,研究了高产无性系的乳管系统及许多高产性状表现,终于选出了一批高产抗风或抗寒的优良无性系。经全国橡胶品种评审汇评后迅速推广于各植胶区,大面积橡胶单位面积产胶量比20世纪50年代未经选择的实生树提高了1~1.5倍,有些品种甚至提高了2~3倍。而应用前一种以环境因素为主导理论依据的方法所建立无性系的后代,平均产量只提高5%~10%。为此,1966年国家科委特授予 “橡胶无性系适应性研究课题” 重大科研成果奖励,他是当时这一课题的负责人之一。在优良无性系推广过程中他还研究了 “绿色芽片小苗芽接快速繁殖及其遗传性”、“按环境小区划分推广优良无性系方法”、“苗期产胶量预测方法” 等,这些研究成果对优良品种培育和推广使用都起到了重要作用并获得了全国科学大会奖及国家科委成果推广奖。由于中国自1952年大面积植胶以来所取得的各项科研成果和产胶量的大幅度提高,1982年国家授予 “橡胶树在北纬18°~24°大面积种植技术” 研究国家发明一等奖,他在橡胶树选育种研究方面发挥了这一综合成果的显着作用。
研究出诱导橡胶树三倍体新方法
国际上所种植的橡胶树经细胞遗传学研究都属于二倍体,其染色体个数为2N=36,能否改变橡胶树染色体的数量来改变橡胶树的遗传性? 因为植物染色体是植物遗传信息的载体,是由DNA、组蛋白、RNA和非组蛋白构成,DNA大分子的基本单位是核苷酸,由不同序列的碱基构合而成,遗传信息就是通过不同序列的DNA转录成RNA而后表达出来的。他想在大面积提高了橡胶产量的基础上,再从遗传的内在因素来改变其遗传性,即以整体遗传为基础的选育种技术向以细胞为基础的细胞遗传学发展。为此采用了染色体工程技术将当时为二倍体橡胶树无性系改变成为异源三倍体,即将染色体2N=36改变成2N=54。他的研究组应用秋水仙素 (Colchicine) 和其他化学物质混合于雄孢子减数分裂期进行不同方法处理,使雄孢子在减数分裂期的染色体数加倍形成N=36的花粉粒 (通常N=18) 再与另一个无性系的雌花 (N=18) 杂交形成2N=54的合子,再发育成为三倍体橡胶树。这种在一年内即可创造出木本植物橡胶树成为三倍体的新方法具有独特的创造性,处于国际同行的领先水平。为此于1980年被农垦部授予科技进步一等奖。此外他领导的课题组诱导成的橡胶无性系PR107的四倍体 (2N=72),表现出对乙烯增产剂的特殊敏感能力。1981年这一消息传到国际橡胶研究同行,纷纷前来考察访问,他们看到橡胶树这种高大乔木在一年之内就被改变了染色体数目,显示了父本的加倍优势,生长势比原种强得多,抗病能力也增强了。几位由日本来的农业专家在看了这一成果的幻灯片介绍后问道: “你不怕丢掉专利吗?” 他笑着说道:“在实际操作过程中可能比我介绍的情况要难得多。” 确实如此,他领导的研究组在橡胶树开花季节,跑遍许多胶林,选择适合于试验的品种,经过数百次的方法试验,经过细胞学鉴定,终于有一天在显微镜下发现了一种处理方法出现了N=36个染色体的花粉粒,他们喜出望外,用显微摄影机拍下试验成功的科学证据。他们乘胜追击,前往田间寻找由二倍体花粉杂交而来的纯种异源三倍体,功夫不负有心人,居然在地里发现了与众不同的三倍体,再经染色体鉴定,证实其体细胞染色体2N=54,为18的3倍,成功的喜悦为他今后向分子生物学冲刺打下了基础。
探险亚马逊原始大森林
1980年世界植胶国的育种科学家们提出,经过60年来的橡胶品种改良,产胶量有了大幅度提高,但要想继续提高这种产量水平,即使采用各种杂交育种方法也感到相当困难。他们认为,在东南亚的所有橡胶树都是来源于巴西亚马逊河塔帕若斯(Tapajos) 河口地区,而大多数还只是新加坡植物园中15株橡胶树的后代,所以遗传基因已告贫乏,杂交优势的利用已处于微弱阶段。为此必须补充大量新的遗传基因,以创造更高产和更抗病的新品种。此外据巴西橡胶研究中心的调查,原Tapajos河口魏克汉 (Henrry.Wickham) 采种区是个野生橡胶低产区,而在巴西亚马逊河上游一带高产单株的出现率远比下游高,其中有些特别高产的单株年产干胶可达100千克左右,有些人称之为 “奇迹橡胶树”。基于以上几个原因,国际橡胶研究和发展委员会(IRRDB) 与巴西当局作出了重返亚马逊原始大森林探险收集野生橡胶新种质的雄伟计划 (Joint IRRDB/Brazil Expedition Pro-gramme)。他作为中国橡胶遗传育种专家被选人这支探险队,于1981年2月8日,即春节期间进入巴西靠近秘鲁、玻利维亚边界的原始大森林。当时人民日报曾报道了 《中国橡胶育种家郑学勤进入亚马逊原始大森林》 的消息。这支由7个国家18人组成的探险队分成3个分队深入亚马逊河上游人迹罕至的原始大森林工作了2个多月。他们历尽艰险,喝生水,吃野果,风餐露宿,驱赶毒蛇、毒虫和野兽,获得了橡胶树原产地各种自然条件的第一手数据,采集了野生橡胶新种质约1万个。走出原始大森林回国后,他建立了中国最大的野生橡胶活体种质库并列入国家 “七五”、“八五” 重大科技攻关项目。他主持的研究组现已筛选出一批特殊优异性状的天然橡胶新种质,包括能耐-1~-2℃低温、能抗橡胶白粉病、抗台风、矮生型以及丰产等,这是一批难得的珍贵种质资源,将为橡胶育种及生物工程提供新的基因资源。1997年获海南省科技进步一等奖。在该项研究期间他还多次出国参加野生橡胶种质研究利用的国际学术讨论会,介绍了针对中国条件的研究成果和应用分子生物学方法验证与抗病基因连锁的DNA标记等。1990年在中国召开的IRRDB学术讨论会上,几乎当年参加亚马逊探险的各国科学家都聚集在海南中国野生橡胶基因种质库,对他的研究组多年来所取得的成果均表赞赏。
参加这个探险队,说来是一个很有趣的故事,“不入虎穴,焉得虎子”确是一句千真万确的古成语。他们在入林前,队伍做了宣誓,不管付出多大的代价即使人员伤亡也必须完成任务才能回来,于是他们每人背负20千克行李,采集野生橡胶树种质的有关仪器和工具,携带枪支弹药,急救药品,一次性注射器等,大家都要会打枪、打针、游泳和爬树等技能。他们遇到了终身难忘的遭遇,他们的小分队 (共6人) 一进入第一宿营地,大批的小黑虫 (当地人称为皮翁) 袭来,满脸满身的咬,被咬之处就起一个血泡,晚上一些人发烧,又痛又痒,不堪忍受,营地连夜赶制防护面罩,乘着小船向荒无人烟的波利维亚、秘鲁的边界进发。他们带着干粮. 夜以继日地航行在亚马逊河上,河里有吃人鱼,船老大告诫不能掉进水里,否则有可能被吃人的鱼群分尸。这是事实,他们亲眼见到了满嘴长满锋利牙齿的吃人鱼。在森林中作业时经常要注意提防毒蛇、毒蜘蛛、毒蚂蚁、毒蜂,还有河边的鳄鱼,最讨厌的还是皮翁虫,他们坐在树林里吃饭时它们就围上来咬他们的手,使他们不得不来回走动着吃饭,干粮吃完了就吃野果,巴西坚果是他们的救命果。晚上用吊床支在树干上过夜,还要驱赶会爬树的美洲豹和常常是几百头一群的野猪。在这茫茫热带雨林中,晚上往往有雷暴雨来袭,2个多月几乎没有一天能安睡过,以至于他完成任务回到北京后一连睡了几天,饭也不想吃,记者来采访也只好等几天再说。在亚马逊原始大森林中由于湿度很高,加上汗水雨水,经常全身湿透,再加上工作的过度疲劳,许多队员病倒了,他把自己从北京带去的一些中成药都拿出来为大家治病。说也奇怪,搞植物、森林的老外都相信中国的中成药,果然是灵丹妙药,不论是谁吃了都好了,大家终于都能坚持工作。最危险的是,他们有两次差一点遇难。一次是误入未开化土着人边界,当时他们的干粮已经吃完,正待回第一营地补给,却在一个晚上被包围了,他们为避免双方伤亡,悄悄地溜出了包围圈,在黑夜的大森林中不知道摔了多少跤,遍体伤痕,4个小时后才脱离了危险区。那一天一夜没有吃上东西,最后打到一头野鹿,像原始人一样烧野兽来充饥。还有一次从玻利维亚边界转上秘鲁边界,营地派了小飞机来接,途中突然下起大暴雨,小飞机很难冲出雨区,机场无线电指挥飞机立即设法迫降。当时能见度很低,飞机盘旋着下降,他坐在驾驶员旁边,突然眼看飞机就要撞着山了,机灵的驾驶员即刻用力把操纵杆拉向身边的方向,飞机几乎成直角上升,避免了撞山,然后驶向一片灌木地,驾驶员大声命令系好安全带,在胸前画着十字,飞机终于被迫降在灌木丛中,东倒西歪打滑着被刹住了。驾驶员松了一口气又在胸前画十字。他们机上两位巴西专家,一位西班牙和一位尼日利亚专家,还有郑学勤和一位向导,大家在小飞机上眼看要撞山的那一刻,不约而同地喊出 “We’ll finish”。幸运的是大家都得救了。为了这次探险,他脱了3层皮,体重下降4~5千克。他回想起来就说: “真是 ‘不入虎穴,焉得虎子’,干科学就得要有一股子坚韧不拔的精神。”
建设国家重点实验室
他自20世纪50年代初期涉入天然橡胶遗传育种科研领域以来,从种质到选育种,从整体遗传到细胞遗传已经取得一系列成果,但他并不满足于现有的成就,决心要攻克中国橡胶、热带作物的分子生物学和基因工程技术,使整体遗传、细胞遗传与分子遗传学相互结合起来。在他不屈不挠的努力下,1988年承担了建设中国热带农业科学院、华南热带农业大学热带作物生物技术国家重点实验室任务,1990年底建成并通过国家验收投入正式运转,1992年被农业部聘任为该国家重点实验室主任。多年来该实验室以橡胶等热带作物为主要研究对象,大步推进基因工程研究水平,结合细胞工程和种质基因资源,发挥热带作物生物技术整体特色。他作为实验室的学术带头人,使橡胶树生物技术研究方向在整体上已处于国际领先水平,包括橡胶生物合成关键酶基因工程、随机扩增多态DNA测试抗白粉病分子特征、橡胶转移酶活性检测品种产胶能力、橡胶钙调蛋白基因分离、抗橡胶死皮病的SOD基因分离、橡胶树转基因体系、花药培养幼态自根无性系和试管三倍体等研究项目均取得重大进展。
在热带作物病毒病生物技术研究方面也已具有一定优势,对番木瓜 (一种富含蛋白质消化酶的重要热带水果) 环斑病毒(PRSV) 病的研究已完成病毒分离纯化、PRSV-CP基因的分离、PRSV-CP基因和Replicase基因导入番木瓜、转抗病毒基因株系的分子检测,此项成果已达到国际先进水平,于1993年获海南省科技进步二等奖。他是此项 “八五” 国家攻关项目的专题负责人。
香蕉是热带重要水果之一,近年来CMV病毒病严重危害,尤其是推广种植试管苗以来,由于没有通过病毒检疫技术,传播病毒迅速扩展。他主持的农业部生物技术重点项目课题组对海南省香蕉CMV病毒病做了详细研究,不仅分离纯化了病毒,制备了该病毒专一性抗血清,研究出精确度较高的ELISA检测病毒,还提出了对试管苗母株及试管苗检测以控制病毒蔓延的方法。最近还发展了应用PCR、分子杂交等检测方法。这项成果也达到国际先进水平。
此外,在他提出的科研2000年框架中对热带细菌性和真菌性病害基因工程、分子保鲜、分子发酵工程等项目也有新的进展。1994年12月,国家为表彰一批建设国家实验室有功人员,由国家计委、国家科委及财政部授予他全国国家重点实验室先进个人金牛奖。1995年被评为全国先进工作者,由国务院授予奖章和证书。他总是谦虚的说: “荣誉是大家的,我就像国家奖给我的那只善于拼搏的老黄牛而已。”
郑学勤的一生充满着活力,他在事业上遵循敢于拼搏,乐在奉献的精神,他提出的 “团结拼搏,悄悄前进” 的务实口号,鼓舞着他和他指导的博士生以及全实验室人员决心为把热带生物工程高新技术研究、产业化和培养高层次人才推上一个新台阶。
简历
1929年7月10日 出生于安徽省黄山市 (原歙县) 堨田村。
1948—1949年 在东吴大学理学院生物学系学习。
1950—1952年 在北京大学理学院植物学系学习。
1952—1955年 任农业部、农垦部热带作物司技术员。
1956—1986年 在华南热带作物科学研究院橡胶所历任育种组组长、遗传育种研究室主任。
1987—1991年 任华南热带作物科学研究院、华南热带作物学院副院长兼热带作物生物技术国家重点实验室副主任。
1992—1998年 任中国热带农业科学院、华南热带农业大学热带作物生物技术国家重点实验室主任
主要论着
1 郑学勤,等.中国橡胶栽培学,北京: 农业出版社,1961
2 郑学勤,等.橡胶无性系形态鉴定方法及其图谱.北京: 科学出版社,1966
3 郑学勤等.橡胶绿色侧枝芽遗传性研究.热作科技通讯,1973(1)
4 郑学勤.诱导橡胶多倍体及其细胞学研究.热作学报,1980(1)
5 郑学勤.重返亚马逊原始大森林.热作科技,1981 (6); 1982 (1);1982 (3)
6 郑学勤.诱导橡胶三倍体新方法.热作学报,1983(3)
7 Zheng Xueqin. Preliminary Studies on Bivalent Cecropin Gene Expression Vector Construction and Transfering into Cassava. Bogor Indonesia: SecondSynposium of Cassava Biotechnology Network CIAT. Sep. 1994
8 Zheng Xueqin. Genetic Resources of Tropical Fruit Trees in China,Malysia:Expert Meeting on Tropical Fruit Trees.
9 Zheng Xueqin. Chen Qiubo. Biotechnology For The Tropics. Beijing: ChinaRailway Plblishing House,1994