苹果增色剂实现农业高品质的梦想

说起5-氨基乙酰丙酸(ALA)，凡是有点现代生物学知识的人都知道，它是一种简单的类似于氨基酸的五碳化合物。在动物体内，它由琥珀酰CoA与甘氨酸缩合而成，继而又成为亚铁血红素生物合成的关键前体；在植物体内，它由谷氨酸通过三步生化反应转化而来，然后，进一步转化为叶绿素或亚铁血红素。由于叶绿素和亚铁血红素分别与光合作用和呼吸作用有关，因而很久以来，人们对ALA的认识仅局限于一种与植物能量合成与代谢有关的重要生化物质。近十年来，这种认识已经发生了巨大变化，利用外源ALA喷施于植株表面或灌溉于根际，可以提高多种植物抵抗高温、低温、高光、弱光、盐渍、干旱等能力，提高产量，改善品质。在苹果上，ALA成为我国第一个正式获准生产的果实增色剂，可以诱导果皮花青素合成结构基因与调节基因的表达，促进果皮花青素合成，促进糖类物质积累，并且延长果品贮藏寿命。这为高品质果品生产发展带来了希望。而这些研究成果的取得与南京农业大学教授汪良驹博士的悉心研究密不可分。

读名校从高师潜心学习打基础

汪良驹，现任南京农业大学园艺学院教授、果树／蔬菜专业博士生导师。1981年9月进入当时的南京农学院(南京农业大学前身)就读于果树学专业。1985年本科毕业后，跟从该校园艺系主任王业遴先生从事果树耐盐生理学研究。期间，得到了我国植物生理学界前辈朱培仁先生、周燮先生和刘友良先生的悉心指导和热心指点。从此博览群书，穷邃文献，逐渐掌握了植物生命科学研究的真谛，培养出与时俱进的科学思维方式。特别是在跟从著名植物激素专家周燮教授学习期间，对植物逆境激素脱落酸(ABA)的生物合成、代谢、调节功能等有了独到的了解，并对其后研究工作产生重要影响。1989年他与周燮教授合作的论文在《植物生理学通讯》上发表，乃至于1994年被收录至首都师范大学等4所院校研究生教学参考书中。1998年与刘友良教授合作的论文被收录至中国科学院研究生教学参考书中。

赴日本去欧美追寻科学求创新

汪良驹教授曾经先后赴日本千叶大学和美国北卡来纳州立大学从事访问学者研究。在日本深造期间，他原先计划跟从松井弘之教授学习赤霉素在葡萄生产上的应用技术研究，然而，在实际学习过程中，他发现日本宇都官大学田中教授正在研究的5一氨基乙酰丙酸(ALA)更能引起他的兴趣，原因是ALA能够极显著地提高棉花植株耐盐性。由于硕士、博士学习期间他一直研究植物耐盐性，虽曾力图寻找一种提高植物耐盐性新途径，却总是进展不大。现在，他无意间看到日本学者的研究成果，不禁为之一动。更重要的是，人们对赤霉素的研究已经有数十余年，而对ALA的研究才刚开始，所谓“诗家清景在新春，绿柳才黄半未匀。若待上林花似锦，出门俱是看花人。”ALA是一种新的植物生长调节物质，更有研究潜力和应用前景。于是，他及时将主要精力转移至ALA相关资料的收集整理，并且撰写了《5－氨基乙酰丙酸的生物合成和生理活性及其在农业上的潜在应用》一文发表于《植物生理学通讯》2003年第3期头版，为日后ALA在我国农业生产应用研究奠定了理论基础。

缺经费寻支持竭心尽力做科研

2002年春，汪良驹教授从日本回国。回国之初，百业待举，面临研究资金窘迫的困境。特别是木本果树类作物的研究周期很长，缺少经费很难让研究工作在短时间内取得明显进展。为此，他跟学校借了少量启动经费，并且改用一年生草本园艺作物如小白菜、甜瓜等为材料，研究ALA提高植物耐低温弱光能力，以便尽快取得研究成果。果然，他利用小白菜很快地证实了日本学者报道的ALA能提高植物耐盐性的论断，与此同时他还进一步发现，ALA可以提高低温弱光条件下甜瓜幼苗的光合能力以及植株成活率。于是，他一方面将ALA提高植物耐低温弱光能力研究成果申请国家发明专利(专利号ZL02138598，X)，另一方面将上述两项研究成果撰写成科技论文，分别发表于／(Physiologia Plantarum))和((Journal of Integrative PlantBiology》杂志上。在此基础上，他于2005年获得了国家自然科学基金的资助。先后培养3位博士生(包括1位留学生)、5位硕士生专门从事ALA在农业生产上的研究，发现ALA可以运用于小白菜、萝l、、草莓、甜瓜、西瓜等园艺作物抗逆丰产栽培。在设施园艺逐渐成为我国农业产业发展新热点的今天，冬季低温弱光、夏季高温强光，此外，干旱、次生盐渍胁迫等时常影响着植物生长发育，ALA可以提高植物多种抗逆性，促进光合，提高产量，并改善品质。

为了证明外源ALA的应用效应，汪良驹教授课题组利用现代生物技术手段，从酿酒酵母菌中克隆出ALA合酶基因，转人烟草、油菜、番茄、水稻、草莓、西瓜等不同的植物体内，发现在植物内源ALA含量提高的同时，植物抗逆性、产量和品质都有明显改善。这是一项完全自主创新型成果，是国际上第一次成功利用转基因技术提高植物ALA含量并增加植物产量的案例，目前已经申请国家发明专利(专利申请号：201010596008.0)。

找企业结联姻共同开拓新产业

国际上，ALA开发进入产业化阶段的只有日本。但是，曰本产品价格很高，很难为我国农民接受。因而，必须研发出价廉物美的国产产品，才可能大面积运用于我国农业生产实践。化学合成ALA已经可行，但是不能运用于有机农业系统。为克服这两方面困难，汪良驹教授与苏州益安生物科技有限公司合作，利用微生物发酵手段生产ALA，其纯度达到99.5％，完全可以替代进口产品，而成本只有2美元左右。这样的价格，不仅可以被农民接受，同时，还迫使在我国销售的日本ALA产品大幅度降价，农民得到真正实惠。

重安全讲实效苹果生产上台阶

我国是世界苹果生产大国，种植面积2800多万亩。但是，我国苹果外观以及风味品质不如外国产品。特别是在南方苹果产区，由于雨水多，日照少，花青素合成严重不足。汪良驹教授创造性地将ALA产品运用于苹果生产，在苹果采收前20～30天，喷布适当浓度ALA，可以显著促进花青素合成，并且提高果实含糖量，延长果品贮藏期。在辽宁、河北、山东、陕西及江苏等5个省lO个试验点，无一例外地证明了ALA的独特效应。同时，与江苏省疾病预防控制中心合作，通过大量动物急性毒性试验证明，ALA对动物无毒性。他们与沈阳化工研究院合作，研究了ALA对鱼、水蚤、藻类、蜜蜂、家蚕、鸟类等环境生物毒性，证明ALA对环境无毒性。因而，这种全天然、无公害的氨基酸类物质有望成为我国第一个正式批准的果实增色剂。经ALA处理的苹果，外观鲜艳，风味浓郁，销售价格比普通苹果高出一倍。这一成果一旦大面积推广应用，必将产生巨大经济和社会效益。届时，不仅广大种植户可以取得丰硕的经济收益，而且促进我国果品品质大幅度提高，惠及广大消费者。

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