北京林業(yè)大學的“繁花”創(chuàng)新之路
低維護抗寒月季品種在新疆奎屯應用示范 鄭唐春攝
自育牡丹品種示范生產(chǎn) 成仿云攝
自育百合品種生產(chǎn)示范 賈桂霞攝
京林系列地被菊示范栽培 盛振興攝
花卉產(chǎn)業(yè)既是朝陽產(chǎn)業(yè)、富民產(chǎn)業(yè),也是實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和實現(xiàn)人民對美好生活向往的重要抓手。
我國作為世界最大的花卉生產(chǎn)國、重要的花卉貿(mào)易國和花卉消費國,目前正值花卉產(chǎn)業(yè)由高速發(fā)展向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期,但在花卉種質(zhì)資源保護利用、新品種創(chuàng)制和科技支撐產(chǎn)業(yè)等方面還存在短板。充分發(fā)揮高校及科研機構(gòu)的優(yōu)勢,聯(lián)動生產(chǎn)端,產(chǎn)研結(jié)合、聚力創(chuàng)新是我國花卉產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效的必由之路。
北京林業(yè)大學園林植物與觀賞園藝學科(以下簡稱“學科”)作為國家級重點學科,擁有一大批園林植物與觀賞園藝方面知名的教授專家。在花卉創(chuàng)新與發(fā)展過程中,持續(xù)發(fā)揮學科引領(lǐng)作用,依托國家花卉工程技術(shù)研究中心、國家級園林實驗教學示范中心、國家花卉產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、科技部“創(chuàng)新人才培養(yǎng)示范基地”等產(chǎn)學研系列創(chuàng)新平臺,在種質(zhì)資源收集評價、中國名花及特色花卉種質(zhì)創(chuàng)新及高效繁殖及標準化栽培技術(shù)等方面取得了豐碩成果。
推動花卉種源自主可控
中國是公認的“世界花園之母”,觀賞植物(花卉)種質(zhì)資源作為重要的戰(zhàn)略資源一直受到高度重視。中國工程院院士陳俊愉率先提出了“改革名花走新路、選拔野花進家園”之具有中國特色、世界眼光的學科發(fā)展觀點。
20世紀八九十年代,學科教師結(jié)合自身研究,對梅花、牡丹、芍藥、菊花、月季、紫薇等中國傳統(tǒng)名花資源進行了系統(tǒng)調(diào)查和整理,建立種質(zhì)資源圃,同時出版學術(shù)專著。自“十五”開始,學科組織教師和學生開始了較為廣泛、全面的全國野生觀賞植物資源調(diào)查工作,完成了近6000種野生觀賞植物資源的系統(tǒng)編目(原環(huán)保部數(shù)據(jù)庫)。2004年至今,對寧夏、甘肅、西藏、青海等20余個省份進行野生植物資源調(diào)查,調(diào)查種類累計上萬種。其中,基于對西北地區(qū)野生觀賞植物資源的調(diào)查成果,陸續(xù)編著出版了《中國觀賞植物種質(zhì)資源》系列叢書的寧夏卷、西藏卷①、新疆卷①。學科結(jié)合研究方向和特點,深入調(diào)查、收集薔薇屬、李屬(梅花和榆葉梅)等23個科屬的重點專類資源。在此基礎(chǔ)上,建設(shè)并獲批了梅花、紫薇、榆葉梅等國家花卉種質(zhì)資源庫。學科連續(xù)24年組織召開中國觀賞園藝學術(shù)研討會,率先提出“中國千種新花卉計劃”及開發(fā)策略,并制定行業(yè)標準,連續(xù)多年組織召開“千種新花卉論壇”。這些工作為傳統(tǒng)名花與新優(yōu)花卉的資源收集與保存、開發(fā)與利用奠定了基礎(chǔ)。
2024年中央一號文件把種源安全提升到關(guān)系國家安全的戰(zhàn)略高度。在做好種質(zhì)資源收集與保存的基礎(chǔ)上,進行新品種研發(fā)與創(chuàng)制,是花卉種源自主可控的關(guān)鍵。
學科從建設(shè)之初就重視資源保護和利用,從2000年開始探索花卉種質(zhì)“永久保存”的超低溫保存技術(shù),構(gòu)建了不同類型的園林植物的莖尖、花粉、種子等超低溫保存規(guī)程,建立了世界首個園林植物超低溫花粉庫,并持續(xù)開展種質(zhì)長期保存效果的跟蹤評價。
梅花研究團隊三代科研人員薪火相傳七十載,摸清了梅花種質(zhì)資源和品種家底,創(chuàng)立了梅花品種二元分類法,開創(chuàng)中國植物品種國際登錄先河。自20世紀80年代開始了菊屬、廣義菊屬野生種的收集,收集了千余份中國傳統(tǒng)大菊品種并進行了資源評價工作,陸續(xù)引進了用于菊花性狀改良的盆栽小菊、切花菊及球菊品種,建立了中國最為齊全的菊屬植物基因庫。發(fā)表了菊屬新種——匍地菊(Chrysanthemum yantaiense),闡明特異抗旱、耐鹽、耐熱種質(zhì)的抗性機制,篩選出系列菊花新種質(zhì),培育出了抗性強、株型低矮、著花繁密的地被菊系列品種。
在北京、洛陽等多地建立了牡丹種質(zhì)資源基地,在牡丹遠緣雜交和新優(yōu)品種培育方面取得了豐碩成果,培育出中國第一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的亞組間、組間遠緣雜交新品種。摸清了中國芍藥資源家底,初步明確了品種的起源、親緣關(guān)系、倍性演化和系統(tǒng)演化規(guī)律,優(yōu)化了芍藥育種體系,開展品種間、品種和野生種、組間、亞組間、種間遠緣雜交等多途徑育種,培育出一系列適宜露地栽培、適宜設(shè)施弱光環(huán)境、適宜容器種植芍藥新品種。學科教師在傳統(tǒng)名花及新花卉選育方面開展的大量種質(zhì)創(chuàng)新和育種工作成果,已在全國各地大面積推廣,支撐了花卉產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
促進花卉科技自立自強
學科花卉研發(fā)基礎(chǔ)扎實,擁有近60年的成果積淀和技術(shù)儲備。“十五”至“十三五”期間,主持承擔了數(shù)十項花卉領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和應用基礎(chǔ)研究以及技術(shù)開發(fā)等方面的行業(yè)重要項目,取得一批國內(nèi)領(lǐng)先水平的標志性成果,開發(fā)出一批花卉實用技術(shù),為引領(lǐng)我國花卉產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向、提升行業(yè)科技進步、推動花卉產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了強大的技術(shù)支撐,形成了一系列重大標志性成果。
月季產(chǎn)業(yè)技術(shù)實現(xiàn)重大突破。建立了全面、國際領(lǐng)先的薔薇屬植物基因庫,保存種質(zhì)資源5000余份,構(gòu)建了種質(zhì)資源精準評價技術(shù)體系,創(chuàng)新了月季產(chǎn)業(yè)化發(fā)展新模式。利用遠緣雜交與分子標記輔助選擇構(gòu)建高效育種技術(shù)體系,優(yōu)化了月季生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)種苗周年高效生產(chǎn)。培育的抗寒品種與傳統(tǒng)品種相比,可在新疆、黑龍江等地零下40攝氏度自然條件下露地越冬,是北方節(jié)約型園林建設(shè)的優(yōu)良材料。培育自主知識產(chǎn)權(quán)的抗病、抗寒、低維護月季新品種62個,獲國家植物新品種權(quán)47項,轉(zhuǎn)讓或授權(quán)生產(chǎn)7項,獲國家發(fā)明專利3項,制定企業(yè)標準2項。培育的新品種獲世界園藝博覽會、世界月季大會等獎項9項。新品種應用推廣到15個省區(qū),產(chǎn)值增加4.73億元,出口創(chuàng)匯1216.30萬美元。培養(yǎng)研究生21名,技術(shù)培訓1114人次,帶動3000個農(nóng)戶增收致富。該成果獲2022年北京市科技進步獎一等獎,2021年梁??萍歼M步獎二等獎。
在南半球新型木本切花品種選育和產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)方面取得重要進展。率先引進200余個種和品種,攻克了新型木本切花的標準化商品化生產(chǎn)技術(shù),實現(xiàn)高檔切花低能耗生產(chǎn),建立了符合國情的切花標準化生產(chǎn)技術(shù)體系。培育山龍眼科木本切花優(yōu)良品系21個,八仙花新品種20個,八仙花獲國家植物新品種權(quán)保護12項,歐盟植物品種專利3項,帝王花品種獲云南省良種2項。2012—2019年生產(chǎn)切花850萬枝,市場份額達到80%以上,有效打破了國外壟斷。促進了新型木本切花產(chǎn)業(yè)升級、增加了國產(chǎn)切花市場份額,與南半球同類花卉生產(chǎn)實現(xiàn)國際市場的季節(jié)性互補,帶動云南花農(nóng)就業(yè)致富,助力鄉(xiāng)村振興。該成果獲2020年中國風景園林學會科技進步獎一等獎。
在百合優(yōu)異種質(zhì)挖掘、短童期和抗灰霉病育種方面取得標志性成果。對百合種質(zhì)資源開展系統(tǒng)研究,挖掘優(yōu)異種質(zhì),利用分子、細胞和遺傳學技術(shù)解析百合的早花機制,評價了百合灰霉病抗性,并篩選高抗種質(zhì)。構(gòu)建了高效育種及種球繁育技術(shù),建立了切花規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù),培育百合切花優(yōu)良種質(zhì)50余個,獲植物新品種權(quán)5項,國際登錄24個,北京市良種審定3項,獲國家發(fā)明專利8項。年均生產(chǎn)種球1000萬粒,直接經(jīng)濟效益1207萬元。該成果獲2021年北京市科學技術(shù)進步獎二等獎。
研發(fā)了梅花和牡丹等中國傳統(tǒng)名花產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效關(guān)鍵技術(shù)。以梅花、牡丹等中國傳統(tǒng)名花品種改良和產(chǎn)業(yè)升級為目標,經(jīng)過系統(tǒng)研發(fā),在組學研究及性狀解析、新品種培育、新技術(shù)創(chuàng)新和新產(chǎn)品開發(fā)等全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新方面取得重要進展。獲國家植物新品種權(quán)36項,國家林木良種審定3項,世園會和中國花博會等新產(chǎn)品獎19項,新品種在14省區(qū)及美、德、法等國應用。獲國家發(fā)明專利14項,制定行業(yè)標準1項,在Nature Communications等期刊發(fā)表系列高水平論文。培育出能耐受零下35攝氏度的抗寒梅花品種,與傳統(tǒng)品種相比,抗寒性顯著增強,可在北京、內(nèi)蒙古、新疆、吉林等地區(qū)栽培應用。顯著提高了北方地區(qū)城市園林早春開花植物多樣性和景觀豐富度,提升了城鄉(xiāng)人居環(huán)境質(zhì)量。同時,培育出長花枝牡丹品種,豐富了木本切花種類。累計栽培示范梅花和牡丹種苗1871萬株、盆花170.9萬盆,開發(fā)衍生產(chǎn)品30余種,示范推廣面積2.13萬畝,累計新增產(chǎn)值8.42億元。項目實施累計培訓生產(chǎn)技術(shù)人員4582人次,帶動10615農(nóng)戶增收致富。相關(guān)成果分獲國家科技進步獎二等獎和梁希林業(yè)科技獎二等獎。
在北京重要園林宿根花卉品種選育與產(chǎn)業(yè)化方面取得進展。建立了宿根花卉種質(zhì)資源圃,收集原生種58個、品種1123個。采用ISSR和AFLP分子標記技術(shù)構(gòu)建了90種萱草和10種北方野生鳶尾的指紋圖譜。克隆出萱草二次開花相關(guān)基因HTFL1,探明調(diào)控萱草二次開花性狀的3種基因型,培育出32個二次開花的新品種并獲得國際品種登錄。研發(fā)出利用GA處理、低溫沙藏打破萱草、鳶尾種子休眠的技術(shù),使發(fā)芽率達90%以上。建立萱草組培快繁技術(shù)體系、低能耗光源及無糖培養(yǎng)技術(shù),縮短生產(chǎn)周期35%—50%,繁殖效率提高10倍以上。開展了孢子萌發(fā)、愈傷組織誘導、體細胞胚誘導等關(guān)鍵技術(shù)的研究,繁殖系數(shù)比傳統(tǒng)方法提高15倍以上。生產(chǎn)示范面積450畝,生產(chǎn)種苗1355萬株,新增經(jīng)濟效益3949萬元,新增利潤776萬元。相關(guān)成果獲北京市科技進步獎二等獎。
隨著我國生態(tài)文明建設(shè)的大力推進,綠水青山就是金山銀山理念深入人心,建設(shè)美麗中國也已成為全民共識。北京林業(yè)大學園林植物與觀賞園藝學科將持續(xù)推進花卉產(chǎn)業(yè)相關(guān)重大科學問題及工程技術(shù)問題的研發(fā)和集成,聚焦園林植物高精尖人才培養(yǎng),為建設(shè)“青山綠水,四時花香”的宜居生態(tài)環(huán)境,推動中國花卉行業(yè)進步,提升行業(yè)競爭力,實現(xiàn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻。
(作者系北京林業(yè)大學園林學院院長助理,園林系主任,園林植物與觀賞園藝學科負責人、教授、博士生導師)
編輯:liqing
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