第届国际植物学大会一瞥

第14届国际植物学大会一瞥

（一）

植物生殖生物学（plant reproductive biology）是植物胚胎学发展到当代所形成的一门研究植物生殖过程生物学规律的综合性学科。应用现代生物学的研究手段深入揭示植物生殖过程的奥秘，并力求加以控制与改造，是这门新兴学科的主要特点。

从第14届国际植物学大会所反映的情况来看，在生殖过程的各个环节上均有不同程度的进展，如小孢子发生过程中细胞器和细胞骨架的变化、花粉管生长的机制和细胞骨架的作用、大孢子发生与雌配子体中的超微结构变化、胚囊的分泌与吸收系统、花粉与雌蕊的相互作用、受精作用的超微结构等。其中，自上届植物学大会以来，在这个领域中所取得的最突出的成就当数受精作用的研究。被子植物的双受精现象是19世纪末发现的，几十年来，通过大量光学显微镜观察，加上60年代以来的电子显微镜观察，对这个过程的基本规律已有所了解，但直到最近几年，由于应用了连续超薄切片与计算机辅助三维重构等新技术，才开始深入到双受精的机理方面。法、美、奥等国的科学家通过协作研究，提出了雄性生殖单位、精子二型性、倾向受精（选择受精）等全新的概念，刷新了关于双受精的理论认识。这次会上，美国Russell介绍了他的最新研究成果。他以白花丹为典型材料，系统地研究了生殖细胞的极性分化、生殖细胞与营养核建立联系、生殖细胞分裂为一对分化的精细胞、由二型的精细胞与营养核组成一个雄性生殖单位、雄性生殖单位在花粉管中被输送到胚囊、精子由雄性生殖单位释放、两个精子分别与卵细胞和中央细胞结合等这一系列过程。他向与会代表展示了一份令人足以信服的宝贵资料，从而至少在以白花丹为代表的一部分植物中阐明了被子植物的双受精不是随机的，而是两个异质精子与卵和中央细胞选择结合的过程。而这种倾向性的形成，就雄性方面而言，实乃发端于雄配子发生之前。与会代表公认这是植物生殖生物学基础理论研究的一项重大突破。对我个人来说，通过这一事例更进一步体会到天外有天，人类对自然的认识永无止境，古老的学科不断萌发新的生长点，古老的问题不断在新的水平上被阐明，同时也进一步体会到坚持开展基础研究的重要性。

利用植物生殖系统开展细胞工程的研究是植物生殖生物学向应用方面的延伸，从而逐渐形成植物生殖工程的新技术领域。从这次会上我了解到，除了众所熟知的花药培养、试管受精等工作仍在继续开展外，又出现若干新的苗头。例如，烟草的花粉粒培养，现已做到能够控制小孢子在体外的发育途径，人工促使它们或者走孢子体发育途径形成花粉植株，或者走配子体发育途径形成有受精能力的花粉。奥地利的Heberle－Bors目前正在研究在花粉体外发育过程中施加外源基因，然后利用被转化的花粉再生植株或用于授粉。这一工作是过去多年花药培养研究的延伸。法国Dumas开展人工分离精子的实验，已由玉米等植物的花粉中分离、纯化出活的精子，达到每毫升悬浮液中含300万个精子。他们正试图利用人工分离的精子开展体外受精的研究。过去的植物离体受精，是将花粉授在离体的胚珠上，实际上还只做到离体的授粉。虽然这方面的工作很有意义，但是和动物的体外受精相比仍有很大的差距。如能利用人工分离的精子直接开展体外的配子间融合，则是一个重大的进步。细胞工程必须仰仗细胞培养技术。植物组织培养技术经过数十年的发展，现正在器官培养、组织培养、细胞培养三个水平上蓬勃发展，齐头并进。这次会上，关于器官与组织培养再生植株的工作报告仍占主要比重。至于细胞培养，也有新的进展。其中突出的成就是联邦德国马普细胞生物学研究所Schweiger教授（已故）和Koop（现任慕尼黑大学植物学研究所教授）所发明的单细胞微滴培养技术。细胞培养技术的精密化是当前的一个重要趋势，在这方面，上述研究者的工作堪称一流。他们设计了一套独特的电脑控制的自动操作程序，在一个长方形盖玻片上放置50个1微升的石蜡油微滴，在每个油滴中注入50～100毫微升的培养基微滴，每个微滴中含一个细胞或原生质体。用这样的方法，可以使细胞或原生质体培养成苗，在烟草和油菜上，已经达到很高的再生率。和群体培养相比，这种单细胞培养技术具有很大的优越性：可以挑选特定的细胞培养和观察；可以研究异质的细胞在培养中的行为；可以对指定的原生质体开展电融合、电穿孔或显微注射等遗传工程研究。因而这是一项很有希望的新技术。

（二）

这次出国开会与访问，一个很深的感受是世界各国尤其是发达国家对基础研究的重视。在高技术的浪潮席卷全球的时候，它们始终没有忘记一个真理：万丈高楼平地起，没有扎实的基础研究，高技术也就成了无源之水、无本之木。要排除急功近利的观念，舍得放长线钓大鱼。高等学校是基础研究的主要阵地，在这里教学和研究是紧密结合的。就我们所参观的波恩大学和慕尼黑大学两所高等学府来看，植物研究所其实也就是植物学系。高年级学生和研究生是从事科学研究的一支重要力量。大学的实验基地与实验室是第一流的。波恩大学在植物系的周围布置了一个植物园，种植着由世界各地收集的上万种植物；拥有十多间温室，分门别类、井井有条。例如，仅捕虫植物就有一个单间。这样的基地建设与管理虽然花费不少人力物力，但对于植物学教学和科学研究所起的作用是不可估量的。国内许多生物系设有植物专业，但往往只有标本室而无植物园，多数没有像样的温室，教学科研的取材相当困难，一入秋冬更是无法得到活的材料。这样，势必影响教学质量，同时也很难在科学研究的竞争中抢时间、加快进度。慕尼黑大学拥有世界一流的植物分子生物学和细胞生物学实验室，不仅仪器设置成龙配套，而且在楼的底层设有车间，能按研究者的意图及时设计和加工各种实验用具与零配件。我国的实验室，即使是条件较好的，大多也只是几台高级仪器设备，而在实验室的基础设施、成龙配套和自我更新能力等方面则大为落后。此外，还存在人员配备结构不合理、购买渠道不畅通、缺乏开放和交流等弊端。因此，如何在国家有限财力的条件下，加强高等学校教学科研基地与实验室建设，坚持基础研究，以不断培养高水平的人才，作出高水平的成果，确实是关乎国家长远发展的大事。

（三）

这次出国，结识了不少过去知名而未谋面的学术同行。其中，重点探讨了与国外开展科研合作的可能性。早在这次会议之前，由于我们（周嫦、杨弘远）用酶法分离胚囊的论文在国际学术刊物上发表，联邦德国慕尼黑大学Koop教授和法国里昂一大Dumas教授先后来函，主动提议与我们开展科研合作。Koop建议将我们的胚囊分离术和他们的微滴培养术结合起来，共同探索胚囊的离体培养。Dumas则提出希望与我们共同研究雌雄性细胞的体外操作。这两个设想都是没有成功先例的前沿课题，是植物生殖生物学和生殖工程学中迄今尚未触及的“处女地”，意义不小，难度很大。开展国际合作，发挥双方的长处，有利于攻关。这次通过面谈和实地考察，增加了相互了解，初步交换了科研合作的思路，提出了轮廓设想和逐步实施的方案。这是我们的科学研究走向国际合作的一个良好开端，也是这次出国开会与访问的重要收获。

（原载《国际学术动态》，1998年第5期）