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2019年4月19日

林漢明 教育講論

大豆奇遇三部曲 大豆科研隊伍的航行

荳品廠的豆腐與豆漿、「開門七件事」之一的豉油、日式料理中的枝豆、味噌與納豆等……上述食品全都來自同一種含豐富蛋白質的豆科植物,同時是筆者20多年的主要研究對象──大豆。

大豆其實不只是食品,它同時可用於畜牧業飼料、醫藥和工業原料,以及生物柴油等。科學家更關心大豆的共生固氮能力,它能吸收空氣中的氮並轉化為有機物,減少因大量使用氮肥而產生的污染。筆者的主要工作便是從大豆基因組研究出發,培植能夠適應惡劣環境的大豆品種,再將技術帶到鹽鹼和乾旱土地,藉此增加農產,同時改善當地土壤條件。

第一部:大豆回家

故事緣起於20年的一個承諾……

大豆源自約5000年前的中國,經航運傳至美洲,並在當地茁壯成長,反過來成為今天中國最主要的進口農產品。筆者在1997年回到母校中大任教後,結識了中國農業科學院邵桂花研究員,她畢生從事中國大豆耐鹽的田間實驗工作,可惜受年齡和當年實驗條件所限,始終無法獲得大豆耐鹽基因。我接手大豆研究工作時,承諾會完成她未圓的心願,更將項目定名為「大豆回家」,意即將高水平大豆研究帶回它的故鄉。

大豆可分為「野生大豆(Glycine soja)」及「栽培大豆(Glycine max)」兩種。儘管兩者同源,惟野生品種生長於自然環境,保留了適應惡劣環境的能力,至於栽培品種則在農田栽種,長期受農民悉心照顧,久之被馴化成農作物,喪失許多耐逆基因。所有生命現象皆受基因控制,因此基因組多樣性決定生物多樣性。筆者的研究工作,便要證實野生大豆擁有更豐富的生物多樣性,增加對惡劣環境的適應能力。我們團隊在2010年完成31個野生及栽培大豆品種的全基因組測序,揭示野生大豆及栽培大豆在基因組上的差異,獲《自然遺傳》(Nature Genetics)雜誌刊登為封面故事。連同我們的研究在內,當年尚有另外兩篇美國及韓國團隊的重要研究論文發表,成為日後大豆基因組研究的基礎。我們亦首次將中國大豆研究,推向世界前沿,實現「大豆回家」。

走出世界

第二部:從實驗室到農田

儘管手執基因密碼,但始終屬象牙塔內的數字遊戲。我認為科學知識的最終目標應要落地應用,於是改變研究重點,着力將基因組數據解讀成有應用價值的資訊。在2014年,我們成功獲得野生大豆耐鹽基因,兌現當年對邵教授的承諾,同時為田間應用邁進一大步,成果在《自然通訊》(Nature Communiations)雜誌上發表。

利用這項基礎科學成果,我們與甘肅省農業科學院張國宏研究員合作,着手進行基因篩選,找出含有耐鹽基因的大豆品種,並在乾旱土地測試田間表現。最後成功培育出三個新耐逆大豆品種,供西北地區農民使用,成功從實驗室走到農田。

第三部:從中國到世界

香港是國際城市,我們的科研亦應面向世界。團隊最近剛完成全球首個高質量野生大豆參考基因組,成果在《自然通訊》(Nature Communiations)雜誌上發表,補充了以往只依賴栽培大豆參考基因組的不足。其實參考基因組就好像一把尺,給其他大豆研究提供一個標準。科學無疆界,我們期待這一項成果能為全世界大豆基因研究提供重要訊息,為大豆改良和應用帶來突破,裨益可持續農業發展。

很高興我們的大豆品種已在中國西北落地生根。筆者亦成功與南非等發展中國家建立合作關係,讓香港的大豆科研從中國走向世界舞台。

鍥而不捨

傳承

正如其他科研項目,大豆研究是依靠不同世界的科研人員鍥而不捨的努力。從實驗室到農田,從中國到世界,從科研到教育,我們要傳承的,不單是自然科學的知識,還有人文科學的價值。

種植的工作和育人的工作,都需要汗水的灌溉和不懈的耕耘。收穫有時、迷惘有時、喜樂有時、沮喪有時。但當我們能站到更高的位置來觀察,將會看見更廣闊的天空。

或許我國著名詩人陶淵明的詩更能表達筆者的心情:「種豆南山下,草盛豆苗稀。晨興理荒穢,帶月荷鋤歸。道狹草木長,夕露沾我衣。衣沾不足惜,但使願無違。」

撰文:林漢明_農業生物技術國家重點實驗室(香港中文大學)主任、

   香港中文大學生命科學學院教授

 

教育版徵稿

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