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沈元月:无花果累低调做人,科学敬业奉献今生
发表时间 2017-08-16 10:53 来源 本站原创

——科技北京百名领军人才沈元月的果实发育及无花果事业纪实



  科技北京百名领军人才沈元月教授

  随着我国经济水平的提升,国民物质生活水平逐渐提高,大鱼大肉已经成为家常便饭,同时因营养不均衡而导致的各种“富贵病”也纷纷出现。这种营养不均衡一般表现为蛋白质、脂肪吸收过多,而维生素、矿物质等营养素偏少。科学研究表明,多种维生素、矿物质元素的主要来源是水果与蔬菜,尤其是水果更普遍含有易吸收利用的优质糖类,因此是饮食保健中不可缺少的成分。基于这个原因,越来越多追求品质生活的国人开始重视多吃水果蔬菜。因此,作为水果生产和消费大国,为了使国民吃上更加丰富、健康的产品,就需要相关领域的专家开展深入细致的研究工作。北京农学院果实发育团队沈元月教授长期以来致力于果实发育等方面的研究工作,取得了累累硕果。2015年11月3日,沈元月教授获得了由北京市科学技术委员会颁发的“科技北京百名领军人才”的荣誉,从此开启了他的果实发育的新篇章。

  执着寻梦,情系果树,硕果累累

  沈元月教授大学本科于1989年7月毕业于莱阳农学院果树专业,硕士和博士学位分别于1997年7月和2006年6月毕业于中国农业大学果树专业,博士后于2006年6月出站于中国农业大学植物系。研究生和博士后十年期间主要围绕植物激素脱落酸(abscisic acid, ABA)的信号转导及其与果实发育的关系开展了系统、深入的研究,为后续独立开展科研工作打下了坚实的基础。出站后于2006年7月作为引进人才从青岛农业大学调入北京农学院工作至今。在北京农学院果树专业工作十年来,围绕果实成熟植物激素调控的分子机制及无花果的推广示范展开了深入研究。

  众所周知,我国是世界果品生产大国。2014年国务院颁布的《中国食物与营养发展纲要(2014-2020年)》指出,到2020年,全国人均年消费果品达到60公斤。因此,果品产业在发展农业经济、促进农民增收、保护生态环境和增强人们健康等方面发挥着至关重要的作用。果实成熟是果实发育中“类青春期”阶段,是指果实经过一系列复杂的生理生化变化而形成了果实特有的色、香、味,最终导致果实成为可食性状态的过程。因此,果实成熟是果实品质形成的生物学基础;而且,果实的成熟时间和成熟程度对于鲜食、保鲜和加工品质至关重要;另外,果实因成熟和衰老得不到有效控制而腐烂变质每年给我国果品生产造成了很大的经济损失。为此,果实成熟机理及调控技术引起了沈教授的关注。

  根据果实成熟期间呼吸高峰的有无,果实可以分为呼吸跃变型果实(climacteric fruit,如苹果、番茄和香蕉等)和非呼吸跃变型果实(non-climacteric fruit,如葡萄、草莓和柑橘等)。以乙烯(ethylene, Eth)受体及其信号转导的分子机制为基础, 呼吸跃变型果实成熟调控的分子机理早已得到阐述并开发了成熟调控技术。然而,关于非呼吸跃变型果实成熟调控的分子机制研究过去十几年一直未能取得实质性的突破。

  近十年来,沈教授团队以非呼吸跃变型果实成熟的模式材料——草莓果实为试验材料,揭示了ABA在草莓果实成熟调控中发挥着重要的作用,在国际上首次提出了非呼吸跃变型果实成熟调控的信号转导分子机制,这一研究成果于2011年发表在国际著名的综合植物期刊Plant Physiology,目前被SCI(Science Citation Index)期刊他引已达146次,属于ESI (Essential Science Indicators)高引论文,成为了果实发育经典研究论文。先后在Nature、Plant Physiology等国际知名刊物上发表SCI收录论文23篇,并主持“973”计划、国家自然科学基金、北京市自然科学重点基金等项目12项。2014年入选北京市属高校“特色果树种质创新与果实品质形成”创新团队带头人,2015年入选“科技北京百名领军人才”培养工程。在非呼吸跃变型果实成熟研究领域,可以说,沈教授执着寻梦20载,情系果树,硕果累累。

  独钟无花果,产学研相结合,突破产业发展瓶颈

  春花秋实见证了果树的美丽。但也有一些果树,如石榴,虽繁花似锦,姹紫嫣红,却“花而不实”为多。“无花果”,花器官隐藏在花托内,属于隐头花序,果内开花,外观无花,故俗称“无花果”。“无花果”不追求华丽的外表,而追求实实在在的果实—“无花果累”。沈教授如同“无花果”一样,淡薄名利,低调做人,有所为有所不为,潜心研究,十年如一日,不现花却硕果累累。

  无花果(Ficuscarica),英文名 fig,为桑科(Moraceae)无花果属(亦称榕属),属于亚热带浆果类果树。无花果起源于地中海沿岸的阿拉伯南部干燥而肥沃的亚热带地区,逐渐北移至叙利亚和小亚细亚,继而传到地中海诸岛和沿岸各国,向亚洲东部和非洲南部地区传播较慢。随着美洲新大陆的发现,无花果又在美洲的热带、亚热带及温带地区广泛栽培。无花果传入我国大约是在汉代,最早在新疆栽培,至唐代(公元7世纪)随着“丝绸之路”商业与文化的兴盛,无花果才由新疆开始经丝绸之路传到甘肃、陕西诸地栽种,后又逐渐传入中原地区,到了宋代,岭南等地也开始栽植。据《科学》考证,无花果是人类最早驯化的栽培作物之一,至今已有1万多年的历史。

  无花果在我国至今已有 2000 多年栽培历史。目前,我国无花果主栽区主要分布在新疆和威海地区;另外,在江苏、上海、浙江、河南、安徽、福建、甘肃、四川也开始发展起来。2016年全国无花果种植面积已经达到5000公顷,产量达到了4.18万吨。无花果全部花器官都可以被食用,因此营养价值全而高。无花果可以制干、果脯、果酱、果汁、果酒、饮料、罐头等。最近沈教授团队试验初步成功:无花果叶子可以制作清香的上等绿茶。同时,无花果具有极高的营养价值和药用价值,是一种特殊的果品和天然植物药物,硒元素含量是普通水果的3-5倍,常食用能提高人体的免疫力。可以说,无花果全身都是宝,被誉为“21世纪人类健康的守护神”,与蓝莓、猕猴桃等并称为“第三代水果”。

  限制无花果在我国发展的主要因素是植物低温伤害和果实不耐储运。前者在北方地区通过设施栽培已经得到很好的解决,后者目前还没有很好的解决办法。无花果虽属于呼吸跃变型果实,但又不同于具有后熟现象的香蕉和番茄等典型呼吸跃变型果实,即绿熟期采摘,采摘后经过后熟可以达到食用成熟度;另一方面,又具有非呼吸跃变型果实的成熟特点,即无花果果实后熟现象不明显,只有在树上达到可食成熟度才能采摘,但采后迅速衰老;又由于成熟的无花果在果顶端裂一小圆口并易裂果,易遭受病虫害的危害,这些因素造成了无花果极不耐储运。因而,果实不耐储运是限制无花果发展的一大难题。

  沈教授经过2009-2016年长达七年的实践摸索,提出了无花果在北京可持续发展的新思路。抑制夏季生长,通过加温温室促成无花果冬春季丰产上市,充分利用冬春季自然冷链无花果达到很好的储运保鲜;另外春节上市,价格倍增。目前这一成果已在北京市和石家庄市试栽100余亩,并利用热带温度条件推广到海南地区1万余亩。这一新技术不但解决了无花果发展的瓶颈,而且由于无花果管理简单,病虫害极少,果品高产优质,全身都是宝,因此是农民和企业产业升级、提质增效的珍贵树种。

  总之,我国无花果来自古“丝绸之路”,随着我国“一带一路”展开,大力发展无花果产业,在京津冀乃至全国打造一条新的果品产业链,并走向世界,具有重要的历史和现实意义。我们期盼这一天早日到来!





  无花果一叶一果,优质高产成熟无花果果实鲜艳果实内部花序艳丽





  沈元月教授指导生产和推广示范