全息在林业生态的运用范文

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作者：赵彤堂任长海史继范宫学凤单位：吉林省林业科学研究院乾安县一林场吉林省露水河林业局

地球上的生物千姿百态,蕴含着无穷的奥秘。自古以来,人们一直在努力地认识着生物。19世纪以来,细胞学说、达尔文进化论、孟德尔遗传规律、沃森和克里克的DNA双螺旋结构,这四项划时代的发现对生物学的发展产生过根本性的影响。本世纪80年代,中国科学家张颖清教授创立的全息胚学说,将人类对生物统一睦的研究和认识推向了一个新阶段。

l全息胚学说

德国科学家施来登和施旺创立的细胞学说认为:细胞是生物体统一的结构单位;一切生物都是由细胞组成的;细胞经过分裂而生产新的细胞。但是,生物体是复杂的,除了细胞之外,还有没有别的统一的结构单位呢?张颖清教授经过长期的观察和研究,发现生物体上任何一个具有明显边界的相对独立的部分,如植物的一个果、一片叶、一根枝条,不仅仅是过去人们所认识到的并给与了解剖学命名的部分或器官,而且是具有统一属性,即胚胎性质的同一种机能单位—全息胚。大家知道,一个鸡蛋的蛋黄是鸡的一个卵细胞,受精的鸡蛋能够孵化出小鸡。生物的受精卵都含有生物体的全部信息,能够发育成新生物体。全息胚学说认为生物体的体细胞也含有生物体的全部信息,也有发育成新生个体的能力。例如当取一段杨树枝条用来扦插时,可以发育成一株幼树。这说明枝条既是杨树的一个结构单位,又是一个相对独立的自主发育单位,具有广义的胚胎性质。

它就如同全息照片的每一碎片一样,包含着全部机体各个部位的信息,所以称之为全息胚。全息胚是在细胞与整体之间新发现的一个层次单位。在自然界中,生物体就是由处于不同发育阶段的、不同特化程度的全息胚所组成。拿树木来说,整株树是第一级全息胚,树干上的各个主分枝是第二级全息胚,主分枝上的次分枝是第三级全息胚,次分枝上的小分枝是第四级全息胚,小分枝上的叶片是第五级全息胚,叶片上的细胞则是最末一级全息胚。枝繁叶茂的树木就是这样由全息胚组成的。

2全息生物律

通过大量观察,我们可以得到如下关系：(1)全息胚的各个部位在整体或其他全息胚上都有各自的对应部位;(2)全息胚上一个部位的生物学特性,相对于该全息胚的其他部位,与整体或其他全息胚上所对应部位的生物学特性更为相似;(3)各部位在一全息胚上的分布规律与各对应部位在整体或其他全息胚上的分布规律相同。上述全息对应关系称之为全息生物律。按照全息生物律,我们可以解释许多有意思的问题。例如鸭梨果多结于枝顶,所以鸭梨为倒卵形。桃树的枝顶不结果或结果少,所以桃果有一尖嘴。桃果上有一道沟则因为桃树树形是开心形,绿色物质在空间各方向上分布得很不均匀,全息于果使果物质分布也很不均匀,以致桃果上有一道沟。榕树的分枝基部都长有气生根,这表明一个分枝就是一个全息胚,也就是一株长在大榕树上的小榕树。杨树叶片多么象一株扁化了的杨树。更有趣的是人的手和脚为什么是五指(趾)?这是因为人是两个前肢,两个后肢,一个头,共五分枝,所以分枝末端就呈现了整体在这里的全息而成为五分枝。种。根据全息生物律,我们可以选取期望性状所对应的最佳部位取种(或芽、插条、接穗、组织、细胞)来繁殖后代,从而在后代的总性状中使期望性状得到最强的表现。这就是全息定域选种法。

4.全息定域选种法

已在多种农作物中推广应用,取得了显著的增产效果。玉米的果穗生在植株的中下部,作为整体的缩影,玉米穗这个全息胚就会是中下部籽粒的结籽的遗传势最强。所以选取玉米穗中下部籽粒作种比上部增产12.9%,比下部增产8.3%.马铃薯是植株的下部结块茎,那么对一个块茎来说就是下部的结块茎的遗传势最强。因此用下部块茎作种比用整块作种高产15%左右。山东省临沂地区在甘薯、玉米、高粱、马铃薯、棉花等6种作物大面积应用全息定域选种法,2年增收8700万元。

4.林业应用展望全息定域选种法在生物全息律的支配下,有目的地用特定的技术和方法来认识生物、调整生物、改造生物,就形成一种新的生物工程—全息生物工程。全息定域选种法就是该工程的实用技术之一。

在同一多细胞生物体内,虽然不同部位的细胞都有一套相同的基因,但即使在同一部位,一些基因会显示出较大的活性,而另一些却在某种程度上被抑制。生物体某一部位的特定性状是这一部分高活化基因表达的结果。我们把人类所需要和希望的性状称为期望性状,当从期望性状部位选取细胞或组织来繁殖后代时,由于高活化基因的优先表达,就会使后代有较突出的期望性状表现,产生倾向于期望性状的变异,从而实现定向育林业的速生丰产措施,一是改善栽培条件,如整地、施肥、抚育、疏伐等。二是选育良种。而后者比前者更为经济,在整个生长周期中采用一次即能获得长久效益。全息生物学为提高育种水平开辟出一全新的研究领域,必将推动林木遗传育种学、造林受等相关学科的进步。

以往我们进行的“选优”指的是选优树,现在可以在全息生物律的指导下,在优树上选优枝,在优枝上选优果,在优果上选优籽。这里所说的“优”是指人类所需要的期望性状。城市绿化树种的期望性状是冠形,用材树种的期望性状是树干,经济树种的期望性状或是果实.或是树皮,或是树液。根据树种的期望性状,选取与其全息对应的具有强遗传势的细胞群(种、条、穗)来繁殖后代,使期望性状在后代中产生强烈的表现,从而实现定向育种。

根据树木特定部位对期望性状有较强遗传势来使后代加强期望性状,并且逐代进行下去,这样被加强的期望性状就会越来越突出,使其在整体上远离祖先,从而培育出人类所需要的新品种或新物种。

在速生丰产林建设中,借鉴农业的全息定域选种技术,选取与树干部位全息对应的种、条、穗来繁殖后代,使树干陕状在新个体的总性状中占居优势,达到提高单株和单位面积材积生长量之目的。

全息生物学的诞生已受到国内外学者的关注,在美国、日本、波兰、澳大利亚、新加坡等国已有了应用全息生物学的报道。国内也在医学、农业、园艺、古生物学、中草药学等众多领域中广泛应用。可以预言,随着在林业上应用研究的开展,全息生物学将在林业领域产生深远的影响。