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荏菽人生

农业生物科技专家林汉明探究太空诱变技术

「蓺之荏菽,荏菽旆旆。
《诗经》

中国是大豆的故乡,3,000年前《诗经》记载的「荏菽」即大豆。大豆在1765年传到北美种植。截至2021年,大豆主要的生产国分别为巴西和美国。中大大豆专家林汉明教授是本港首个太空农业研究项目的首席科学家,他说:「中国的大豆产量无法满足内需,八成都从外国进口。我们的大豆研究有助于稳定国家的粮食供应。」

5月10日,天舟六号货运飞船在南中国海南文昌太空发射场升空,将补给物资连同中大团队的根瘤菌样本送抵中国天宫空间站。根瘤菌是大豆进行固氮作用所必须的。透过根瘤菌的舱内及舱外的对比实验,科学家可以了解在太空中重要共生菌的变化,从而筛选有应用前景的「根瘤菌」新菌株,提升固氮效率。

林教授说:「能参与今次的国家航天项目,中大与有荣焉。」他是卓敏生命科学教授暨农业生物技术国家重点实验室主任,研究大豆超过25年。

是次太空农业研究项目是林教授的中大科研团队、中国载人航天工程办公室、华润科学技术研究院及航天神舟生物科技集团的心血结晶,为航天科技与农业技术结合揭开新篇。

研究团队的大豆固氮菌于今年5月10日随天舟六号货运飞船进入太空
中大校长段崇智教授(中)与林汉明教授(右二),一同参观海南航天育种中心

应对气候变化的关键

根瘤菌与豆科植物根部共生形成根瘤,将空气中的氮固定到土壤供植物使用,是大豆的天然肥料。待根瘤菌返回地球,团队将会探索根瘤菌在太空特殊环境下的变化,冀筛选出固氮效率更好、耐盐耐热又耐旱的根瘤菌株。

有效应用根瘤菌株有助于减少农民使用化学氮肥。化学氮肥会释放氧化亚氮,它造成的温室效应较二氧化碳高300倍。若果增加大豆的天然固氮作用、减少用化学氮肥,将会是应对气候变化的关键。

大豆极具营养价值,蕴含的蛋白质高达四成。贫困地区的民众,因负担不起肉食而导致营养不良,大豆正好能提供可负担的优质蛋白质。

大豆固氮菌在大豆根上形成根瘤,进行固氮作用
大豆与根瘤菌的固氮作用示意图

惠泽弱势社群

林教授资助南非一条贫瘠、受旱的村落,好让农民种植团队研究的耐旱大豆和其他作物。他又在巴基斯坦开展新项目,测试其大豆品种的耐热性。项目另一目的,是期望通过教导穆斯林妇女农耕知识,协助提升她们的社会地位。

「今次的国家航天项目通过融合先进科技与传统智慧,有望能推进国家技术储备及为农业技术带来突破,从而提升大豆的生产能力,最终裨益农民,惠泽社群,并向全球展示香港的科研力量。」

深耕细作多年

林教授的团队成功育成耐逆大豆新品种(陇黄1、陇黄2、陇黄3),自2016年起一直无偿交予甘肃农民使用。

「我从一位内地同事学会了,农业研究的论文不应只在学术期刊上发表,而是要写在大地上。我们需要走出实验室,在土地上验证研究所得,协作是唯一的方法。」

「中大创新.改变世界」—林汉明教授分享大豆基因组研究的影片

林教授其后领导国际合作研究团队,完成全球首个野生大豆的参考基因组,为世界大豆基因研究提供重要的工具,亦为豆科植物的比较基因组学与大豆品种改良研究奠定了基础,有助提升大豆的耐逆能力和其他农艺性状,从而扩大大豆的耕种范围,为可持续农业生产作贡献。

上天接地的科研

为了提升大豆育种技术,林教授与华润科学技术研究院及航天神舟生物科技集团合作,下一步计划将陇黄1、陇黄2、陇黄3带上太空做实验,以观察在太空环境下诱发的变化。返航后团队将对种子进行精密基因组检测并全面分析表征变化,藉以了解大豆种子在太空环境下的诱变机理,冀为农业技术创新带来新突破。项目亦期望筛选有应用前景的大豆新品种,丰富国家战略性农业种质资源。

林教授感谢中国载人航天工程办公室的支持,认为天舟六号不仅搭载农业项目,更承载香港科研的希望,标志香港迈向成为国际创科中心的新里程。

林汉明教授(左五)与研究团队成员协力结合航空及农业科技研究,改良培植大豆技术用

By Jenny Lau

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