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二零一四年七月二十二日

中大林漢明教授發現野生大豆的耐鹽基因
盼可緩解農耕地鹽漬化之困



香港中文大學(中大)大豆研究中心主任、生命科學學院教授林漢明教授領導的研究團隊,花了逾十年時間,終於成功通過野生大豆的基因圖譜,發現並複製了一個主要的耐鹽基因,向大量培植優質耐鹽大豆的目標邁進了一大步,最終可為中國以至全球的農業作出貢獻。這項研究成果剛刊登於著名科學期刊《自然通訊》(Nature Communications),該期刊在跨學科科學界的影響力僅次於著名的《自然》(Nature)及《科學》(Science)。 

大豆是起源於中國的重要經濟作物,在國際農作物貿易市場上排名第三位。大豆蘊含豐富營養價值,同時,種植大豆亦可以令土地更肥沃及作為生物燃料。由於中國及世界的優質農耕地面積及淡水資源不斷萎縮,大豆產量難以滿足全球人口上升而日益增加的需求。農地鹽漬化問題影響著全球20%以上的灌溉土地,是對農業發展的嚴重威脅;而且大豆長期在人工篩選下,失去了一定的耐逆能力。因此,若能培植出高耐逆能力的大豆,能適應邊緣及貧瘠土地的環境,就可以促進可持續農業發展。 

林漢明教授於 2010 年在遺傳學權威雜誌《自然遺傳》(Nature Genetics) 發表封面文章,破解31種野生大豆及人工培植大豆的全基因組密碼,揭示了野生大豆比人工培植大豆具有更強的耐逆力及生命力,該研究項目名為「大豆回家」。 

破解野生大豆基因密碼 推進改良品種的培植工作 

此外,林漢明教授及其團隊在過去十多年間,致力在能適應惡劣環境的野生大豆中尋找耐鹽基因。通過與華大基因研究院、中國農業科學院等單位合作,林教授應用了嶄新的高通量基因組測序技術,建構了大豆遺傳圖譜,並作多年的田間和溫室考察,為十一個大豆的重要種植及營養特性找到關鍵基因的相對位置。最後,林教授應用分子生物學技術,從耐鹽野生大豆中成功複製耐鹽基因,並進行功能測試。是次突破性的發現,可大大提高培植耐鹽大豆的效率,目前林教授已與國內大豆培植人員開展這方面的工作,以非基因改造的方法,培育適合中國鹽鹼地種植的耐鹽大豆。同時,林教授的研究團隊亦會繼續到內地西北乾旱地區進行實驗,期望可複製野生大豆的耐旱基因,向培植既耐鹽又耐旱的「超級大豆」的目標進發。 

科學家的無私傳承 後人完成使命

林教授對大豆研究的熱情,除了因為大豆源自中國這個感情因素外,還另有原因:「大豆研究是一個既有應用價值、又富學術挑戰的課題。我十多年來鍥而不捨地尋找大豆耐鹽基因,也是因為要兌現對一位前輩的承諾。1998年,我在中國工程院范雲六院士的引薦下,結識了中國農業科學院的邵桂花研究員。邵研究員長期從事中國大豆耐鹽的田間實驗工作,但由於年齡和實驗條件所限,她無法完成有關大豆耐鹽機理的研究。於是我建議由中大的團隊以新科技和新觀念來完成這個課題。此後十多年間,邵研究員將田間知識毫無保留地與我及我的學生分享,我們合作無間,成為忘年之交,我亦承諾完成這項重要使命。」這個科研項目的成果,包含了科學家之間的無私傳承,以及不同年代研究生的努力耕耘。 

農業生物技術國家重點實驗室(香港中文大學夥伴實驗室)簡介 

中大大豆研究中心是農業生物技術國家重點實驗室(香港中文大學夥伴實驗室)的研究單位之一。農業生物技術國家重點實驗室的設立,主要為應付迫切的食物供應問題——如何增加農業產量,確保食物安全和有足夠營養,以滿足有十多億人口的大國的需要。實驗室建基於中文大學及中國農業大學的合作,這兩所同在農業生物技術佔領導地位的大學,合力發展分子生物技術,並將之應用於增加農作物的產量及改善其營養價值上。

林漢明教授展示耐鹽大豆(左)及鹽敏感大豆的分別。
林漢明教授展示耐鹽大豆(左)及鹽敏感大豆的分別。

中大理學院院長黃乃正教授(中)、林漢明教授(右五)與大豆研究中心的團隊成員合照。
中大理學院院長黃乃正教授(中)、林漢明教授(右五)與大豆研究中心的團隊成員合照。

中國農業科學院的邵桂花研究員將有關大豆研究的知識毫無保留地傳授予林漢明教授及其學生。
中國農業科學院的邵桂花研究員將有關大豆研究的知識毫無保留地傳授予林漢明教授及其學生。

野生大豆W05比人工培植大豆C08更具耐鹽能力。
野生大豆W05比人工培植大豆C08更具耐鹽能力。

研究團隊在中國鹽鹼地作測試。
研究團隊在中國鹽鹼地作測試。

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