全息在林業生態的運用范文

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作者：趙彤堂任長海史繼范宮學鳳單位：吉林省林業科學研究院乾安縣一林場吉林省露水河林業局

地球上的生物千姿百態,蘊含著無窮的奧秘。自古以來,人們一直在努力地認識著生物。19世紀以來,細胞學說、達爾文進化論、孟德爾遺傳規律、沃森和克里克的DNA雙螺旋結構,這四項劃時代的發現對生物學的發展產生過根本性的影響。本世紀80年代,中國科學家張穎清教授創立的全息胚學說,將人類對生物統一睦的研究和認識推向了一個新階段。

l全息胚學說

德國科學家施來登和施旺創立的細胞學說認為:細胞是生物體統一的結構單位;一切生物都是由細胞組成的;細胞經過分裂而生產新的細胞。但是,生物體是復雜的,除了細胞之外,還有沒有別的統一的結構單位呢?張穎清教授經過長期的觀察和研究,發現生物體上任何一個具有明顯邊界的相對獨立的部分,如植物的一個果、一片葉、一根枝條,不僅僅是過去人們所認識到的并給與了解剖學命名的部分或器官,而且是具有統一屬性,即胚胎性質的同一種機能單位—全息胚。大家知道,一個雞蛋的蛋黃是雞的一個卵細胞,受精的雞蛋能夠孵化出小雞。生物的受精卵都含有生物體的全部信息,能夠發育成新生物體。全息胚學說認為生物體的體細胞也含有生物體的全部信息,也有發育成新生個體的能力。例如當取一段楊樹枝條用來扦插時,可以發育成一株幼樹。這說明枝條既是楊樹的一個結構單位,又是一個相對獨立的自主發育單位,具有廣義的胚胎性質。

它就如同全息照片的每一碎片一樣,包含著全部機體各個部位的信息,所以稱之為全息胚。全息胚是在細胞與整體之間新發現的一個層次單位。在自然界中,生物體就是由處于不同發育階段的、不同特化程度的全息胚所組成。拿樹木來說,整株樹是第一級全息胚,樹干上的各個主分枝是第二級全息胚,主分枝上的次分枝是第三級全息胚,次分枝上的小分枝是第四級全息胚,小分枝上的葉片是第五級全息胚,葉片上的細胞則是最末一級全息胚。枝繁葉茂的樹木就是這樣由全息胚組成的。

2全息生物律

通過大量觀察,我們可以得到如下關系：(1)全息胚的各個部位在整體或其他全息胚上都有各自的對應部位;(2)全息胚上一個部位的生物學特性,相對于該全息胚的其他部位,與整體或其他全息胚上所對應部位的生物學特性更為相似;(3)各部位在一全息胚上的分布規律與各對應部位在整體或其他全息胚上的分布規律相同。上述全息對應關系稱之為全息生物律。按照全息生物律,我們可以解釋許多有意思的問題。例如鴨梨果多結于枝頂,所以鴨梨為倒卵形。桃樹的枝頂不結果或結果少,所以桃果有一尖嘴。桃果上有一道溝則因為桃樹樹形是開心形,綠色物質在空間各方向上分布得很不均勻,全息于果使果物質分布也很不均勻,以致桃果上有一道溝。榕樹的分枝基部都長有氣生根,這表明一個分枝就是一個全息胚,也就是一株長在大榕樹上的小榕樹。楊樹葉片多么象一株扁化了的楊樹。更有趣的是人的手和腳為什么是五指(趾)?這是因為人是兩個前肢,兩個后肢,一個頭,共五分枝,所以分枝末端就呈現了整體在這里的全息而成為五分枝。種。根據全息生物律,我們可以選取期望性狀所對應的最佳部位取種(或芽、插條、接穗、組織、細胞)來繁殖后代,從而在后代的總性狀中使期望性狀得到最強的表現。這就是全息定域選種法。

4.全息定域選種法

已在多種農作物中推廣應用,取得了顯著的增產效果。玉米的果穗生在植株的中下部,作為整體的縮影,玉米穗這個全息胚就會是中下部籽粒的結籽的遺傳勢最強。所以選取玉米穗中下部籽粒作種比上部增產12.9%,比下部增產8.3%.馬鈴薯是植株的下部結塊莖,那么對一個塊莖來說就是下部的結塊莖的遺傳勢最強。因此用下部塊莖作種比用整塊作種高產15%左右。山東省臨沂地區在甘薯、玉米、高粱、馬鈴薯、棉花等6種作物大面積應用全息定域選種法,2年增收8700萬元。

4.林業應用展望全息定域選種法在生物全息律的支配下,有目的地用特定的技術和方法來認識生物、調整生物、改造生物,就形成一種新的生物工程—全息生物工程。全息定域選種法就是該工程的實用技術之一。

在同一多細胞生物體內,雖然不同部位的細胞都有一套相同的基因,但即使在同一部位,一些基因會顯示出較大的活性,而另一些卻在某種程度上被抑制。生物體某一部位的特定性狀是這一部分高活化基因表達的結果。我們把人類所需要和希望的性狀稱為期望性狀,當從期望性狀部位選取細胞或組織來繁殖后代時,由于高活化基因的優先表達,就會使后代有較突出的期望性狀表現,產生傾向于期望性狀的變異,從而實現定向育林業的速生豐產措施,一是改善栽培條件,如整地、施肥、撫育、疏伐等。二是選育良種。而后者比前者更為經濟,在整個生長周期中采用一次即能獲得長久效益。全息生物學為提高育種水平開辟出一全新的研究領域,必將推動林木遺傳育種學、造林受等相關學科的進步。

以往我們進行的“選優”指的是選優樹,現在可以在全息生物律的指導下,在優樹上選優枝,在優枝上選優果,在優果上選優籽。這里所說的“優”是指人類所需要的期望性狀。城市綠化樹種的期望性狀是冠形,用材樹種的期望性狀是樹干,經濟樹種的期望性狀或是果實.或是樹皮,或是樹液。根據樹種的期望性狀,選取與其全息對應的具有強遺傳勢的細胞群(種、條、穗)來繁殖后代,使期望性狀在后代中產生強烈的表現,從而實現定向育種。

根據樹木特定部位對期望性狀有較強遺傳勢來使后代加強期望性狀,并且逐代進行下去,這樣被加強的期望性狀就會越來越突出,使其在整體上遠離祖先,從而培育出人類所需要的新品種或新物種。

在速生豐產林建設中,借鑒農業的全息定域選種技術,選取與樹干部位全息對應的種、條、穗來繁殖后代,使樹干陜狀在新個體的總性狀中占居優勢,達到提高單株和單位面積材積生長量之目的。

全息生物學的誕生已受到國內外學者的關注,在美國、日本、波蘭、澳大利亞、新加坡等國已有了應用全息生物學的報道。國內也在醫學、農業、園藝、古生物學、中草藥學等眾多領域中廣泛應用。可以預言,隨著在林業上應用研究的開展,全息生物學將在林業領域產生深遠的影響。