全息在林業(yè)生態(tài)的運(yùn)用范文

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作者：趙彤堂任長海史繼范宮學(xué)鳳單位：吉林省林業(yè)科學(xué)研究院乾安縣一林場吉林省露水河林業(yè)局

地球上的生物千姿百態(tài),蘊(yùn)含著無窮的奧秘。自古以來,人們一直在努力地認(rèn)識著生物。19世紀(jì)以來,細(xì)胞學(xué)說、達(dá)爾文進(jìn)化論、孟德爾遺傳規(guī)律、沃森和克里克的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu),這四項(xiàng)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)對生物學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生過根本性的影響。本世紀(jì)80年代,中國科學(xué)家張穎清教授創(chuàng)立的全息胚學(xué)說,將人類對生物統(tǒng)一睦的研究和認(rèn)識推向了一個(gè)新階段。

l全息胚學(xué)說

德國科學(xué)家施來登和施旺創(chuàng)立的細(xì)胞學(xué)說認(rèn)為:細(xì)胞是生物體統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)單位;一切生物都是由細(xì)胞組成的;細(xì)胞經(jīng)過分裂而生產(chǎn)新的細(xì)胞。但是,生物體是復(fù)雜的,除了細(xì)胞之外,還有沒有別的統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)單位呢?張穎清教授經(jīng)過長期的觀察和研究,發(fā)現(xiàn)生物體上任何一個(gè)具有明顯邊界的相對獨(dú)立的部分,如植物的一個(gè)果、一片葉、一根枝條,不僅僅是過去人們所認(rèn)識到的并給與了解剖學(xué)命名的部分或器官,而且是具有統(tǒng)一屬性,即胚胎性質(zhì)的同一種機(jī)能單位—全息胚。大家知道,一個(gè)雞蛋的蛋黃是雞的一個(gè)卵細(xì)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(fā)育成新生物體。全息胚學(xué)說認(rèn)為生物體的體細(xì)胞也含有生物體的全部信息,也有發(fā)育成新生個(gè)體的能力。例如當(dāng)取一段楊樹枝條用來扦插時(shí),可以發(fā)育成一株幼樹。這說明枝條既是楊樹的一個(gè)結(jié)構(gòu)單位,又是一個(gè)相對獨(dú)立的自主發(fā)育單位,具有廣義的胚胎性質(zhì)。

它就如同全息照片的每一碎片一樣,包含著全部機(jī)體各個(gè)部位的信息,所以稱之為全息胚。全息胚是在細(xì)胞與整體之間新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)層次單位。在自然界中,生物體就是由處于不同發(fā)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(gè)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(xì)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(guān)系：(1)全息胚的各個(gè)部位在整體或其他全息胚上都有各自的對應(yīng)部位;(2)全息胚上一個(gè)部位的生物學(xué)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(yīng)部位的生物學(xué)特性更為相似;(3)各部位在一全息胚上的分布規(guī)律與各對應(yīng)部位在整體或其他全息胚上的分布規(guī)律相同。上述全息對應(yīng)關(guān)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(jié)于枝頂,所以鴨梨為倒卵形。桃樹的枝頂不結(jié)果或結(jié)果少,所以桃果有一尖嘴。桃果上有一道溝則因?yàn)樘覙錁湫问情_心形,綠色物質(zhì)在空間各方向上分布得很不均勻,全息于果使果物質(zhì)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(gè)分枝就是一個(gè)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?yàn)槿耸莾蓚€(gè)前肢,兩個(gè)后肢,一個(gè)頭,共五分枝,所以分枝末端就呈現(xiàn)了整體在這里的全息而成為五分枝。種。根據(jù)全息生物律,我們可以選取期望性狀所對應(yīng)的最佳部位取種(或芽、插條、接穗、組織、細(xì)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(qiáng)的表現(xiàn)。這就是全息定域選種法。

4.全息定域選種法

已在多種農(nóng)作物中推廣應(yīng)用,取得了顯著的增產(chǎn)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(gè)全息胚就會(huì)是中下部籽粒的結(jié)籽的遺傳勢最強(qiáng)。所以選取玉米穗中下部籽粒作種比上部增產(chǎn)12.9%,比下部增產(chǎn)8.3%.馬鈴薯是植株的下部結(jié)塊莖,那么對一個(gè)塊莖來說就是下部的結(jié)塊莖的遺傳勢最強(qiáng)。因此用下部塊莖作種比用整塊作種高產(chǎn)15%左右。山東省臨沂地區(qū)在甘薯、玉米、高粱、馬鈴薯、棉花等6種作物大面積應(yīng)用全息定域選種法,2年增收8700萬元。

4.林業(yè)應(yīng)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(shù)和方法來認(rèn)識生物、調(diào)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(shí)用技術(shù)之一。

在同一多細(xì)胞生物體內(nèi),雖然不同部位的細(xì)胞都有一套相同的基因,但即使在同一部位,一些基因會(huì)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(dá)的結(jié)果。我們把人類所需要和希望的性狀稱為期望性狀,當(dāng)從期望性狀部位選取細(xì)胞或組織來繁殖后代時(shí),由于高活化基因的優(yōu)先表達(dá),就會(huì)使后代有較突出的期望性狀表現(xiàn),產(chǎn)生傾向于期望性狀的變異,從而實(shí)現(xiàn)定向育林業(yè)的速生豐產(chǎn)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(jīng)濟(jì),在整個(gè)生長周期中采用一次即能獲得長久效益。全息生物學(xué)為提高育種水平開辟出一全新的研究領(lǐng)域,必將推動(dòng)林木遺傳育種學(xué)、造林受等相關(guān)學(xué)科的進(jìn)步。

以往我們進(jìn)行的“選優(yōu)”指的是選優(yōu)樹,現(xiàn)在可以在全息生物律的指導(dǎo)下,在優(yōu)樹上選優(yōu)枝,在優(yōu)枝上選優(yōu)果,在優(yōu)果上選優(yōu)籽。這里所說的“優(yōu)”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(jīng)濟(jì)樹種的期望性狀或是果實(shí).或是樹皮,或是樹液。根據(jù)樹種的期望性狀,選取與其全息對應(yīng)的具有強(qiáng)遺傳勢的細(xì)胞群(種、條、穗)來繁殖后代,使期望性狀在后代中產(chǎn)生強(qiáng)烈的表現(xiàn),從而實(shí)現(xiàn)定向育種。

根據(jù)樹木特定部位對期望性狀有較強(qiáng)遺傳勢來使后代加強(qiáng)期望性狀,并且逐代進(jìn)行下去,這樣被加強(qiáng)的期望性狀就會(huì)越來越突出,使其在整體上遠(yuǎn)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(chǎn)林建設(shè)中,借鑒農(nóng)業(yè)的全息定域選種技術(shù),選取與樹干部位全息對應(yīng)的種、條、穗來繁殖后代,使樹干陜狀在新個(gè)體的總性狀中占居優(yōu)勢,達(dá)到提高單株和單位面積材積生長量之目的。

全息生物學(xué)的誕生已受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注,在美國、日本、波蘭、澳大利亞、新加坡等國已有了應(yīng)用全息生物學(xué)的報(bào)道。國內(nèi)也在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、園藝、古生物學(xué)、中草藥學(xué)等眾多領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用?？梢灶A(yù)言,隨著在林業(yè)上應(yīng)用研究的開展,全息生物學(xué)將在林業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。