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破译“世界花后”的科学密码

——辽宁省农科院郁金香品种研发应用取得新成就

2023年05月16日 16:41  |  作者:张玉鑫 于险峰 张仁军  |  来源:农民日报 分享到: 

破译“世界花后”的科学密码

辽宁省农科院花卉研究所副所长屈连伟(左一)在花棚内指导实习生。

说起郁金香,我们马上会想到荷兰,荷兰因郁金香闻名于世,国内很多地方也将郁金香花展称之为“荷兰花海”。殊不知,荷兰并不是郁金香的原产地,而中国是郁金香的原产地之一。郁金香起源于西藏西南部的喜马拉雅山脉到西部的帕米尔高原再到新疆天山山脉等广大地区,通过丝绸之路传到土耳其,再传入欧洲与荷兰,现已成为风靡全球的球根花卉,享有“世界花后”的美誉,深受人们喜爱。

我国是郁金香消费大国,郁金香虽然原产于中国,但由于自主知识产权品种匮乏和配套栽培技术落后,国内郁金香种球产量低,品种退化严重,制约了我国郁金香产业发展。因此我国每年从荷兰等国进口的郁金香种球超过4亿粒。

中国郁金香专委会主任、辽宁省农科院花卉研究所副所长屈连伟研究员领衔的郁金香研发团队,经过20多年的不懈努力,在郁金香种质资源收集、保存、评价和新品种选育、新技术研发及应用推广等方面取得了一系列丰硕成果,为推动我国郁金香产业持续健康发展发挥了重要作用。

收集资源,建起国家郁金香种质资源库

四月下旬,郁金香盛开的时节,走进辽宁省农科院“国家郁金香资源库”的花棚里,五颜六色上百种的郁金香竞相开放,每往前跨出一步就能越过好几个郁金香品种。

早在20世纪初叶,我国即被西方誉称为“园林之母”,具有丰富多样的野生花卉种质资源。但是,近十几年来,国外花卉大量涌入我国,形成了郁金香热、非洲菊热等,引种并快繁洋花成了行业主流。而从荷兰大量购买的郁金香球,极易受病毒、退化等因素影响,须每年重新购入。

“花时再长,费力再多,难度再大,也要咬紧牙关克服困难,千方百计解决根本问题。”屈连伟说,团队自2001年成立以来,就致力于郁金香的种质资源的收集、保护、评价和育种技术等基础研究和遗传育种、种球扩繁以及切花、盆花等生产及园林绿化等应用技术研究。

为收集我国野生郁金香资源,屈连伟4次带领团队,赴中国的野生郁金香资源主要分布地新疆天山地区,风餐露宿,寻找野生郁金香资源,踏寻的足迹几乎遍及野生郁金香的所有分布区,最终掌握了我国新疆地区野生郁金香的分布规律。

收集种质资源的过程是十分艰辛的。“由于郁金香的花期较短,为了抢花期,不得不一天16个小时待在山上寻找资源。”屈连伟说,有一次山里下起大雪,他在防寒不足的情况坚持在雪中探寻,幸运地从山顶的厚雪中找到5株极其珍贵的野生郁金香带回实验室,后来将其中的2株赠送给华中农业大学做研究。

收集到的资源都被栽种在辽宁省农科院的郁金香资源圃里,该圃目前已收集、保存郁金香资源600余份,其中野生资源228份。2016年,该资源圃成为国家林业和草原局和中国花协首批认定的37个国家花卉种质资源库之一,是目前唯一一个国家级郁金香种质资源库,是全国郁金香种质创新研发基地。

通过资源收集与评价,郁金香团队以5S和45S核糖体DNA为探针,准确标记和区分不同的染色体,开展精准核型分析,为中国野生郁金香染色体遗传进化和远缘杂交亲本精准选配提供了指导。以观赏价值、应用价值和生态适应性3个层次的14个评价指标创制为核心,团队利用层次分析法(AHP)构建了中国野生郁金香资源层次分析模型,为中国野生郁金香资源的科学开发利用奠定了理论基础。  

种质创新,填补中国无郁金香品种空白

我国郁金香产业发展迅速,但切花和绿化用种球绝大部分依赖国外进口。对于种球“卡脖子”问题,屈连伟深感责任重大:“中国每年进口郁金香种球4亿多粒,如果哪天外国卡住我们的脖子,我们的郁金香产业就没有了。”

开展郁金香新品种选育,这是破解中国郁金香产业长期被国外“卡脖子”被动局面的根本途径。

对于郁金香的育种,屈连伟制定了清晰的目标和路线,即充分利用我国野生资源,培育具有抗寒、抗旱、耐贫瘠特性的抗退化新品种和具有香味的新品种。他认为带香味的郁金香不仅能够提高观赏价值,还可进行深加工提取精油,提高其经济价值。

新品种郁金香从一粒种子到开花需要5年时间,再到扩大繁育、商品化需要近20年的时间。因为产出成果慢,国内从事郁金香研究的学者屈指可数。针对郁金香育种周期长的难题,团队率先研发出“胚抢救+气调库+日光温室”的育种模式,加快育种进程,缩短育种周期40%左右。团队突破郁金香育种关键技术,建立了远缘杂交、有性多倍化和染色体加倍3套高效育种技术体系,每年配制200余个杂交组合,并获得了一大批优良的杂交后代。团队创建的远缘杂交育种技术体系,也为中国野生郁金香资源杂交利用提供了技术保障。

郁金香团队利用我国特有的野生郁金香资源和国外性状优良的栽培品种,通过广泛的种间杂交及后代筛选,成功选育出“紫玉”“黄玉”“天山之星”“伊犁之春”“月亮女神”等19个郁金香新品种(通过国际品种登录17个),填补了中国无自主知识产权郁金香品种的空白,并获得大量的优新株系。

这些新品种各有特色:“紫玉”是我国自育的首个郁金香新品种,露地栽培单朵花期17天,比国外品种的平均花期长4.4天;通过国际新品种登录的“天山之星”“和平年代”,除花期较国外品种早15天左右外,其观赏性高,抗逆性强,可在辽宁露地越冬;“幸运之星”以其高度抗退化,实现了一次栽种多年开花,填补了我国园林绿化专用品种的空白;“黄玉”花色艳丽,花型优美,花期长,长势强,栽培管理简便,抗寒性较强,具有极高的观赏价值,既可做切花栽培,又是春季花海花带及园林造景的首选花卉。

制定标准,推动郁金香产业化发展

“在省农科院郁金香团队的指导下,切花产量提高的同时商品率也得到提高。”辽宁省凌源市润翔花卉专业合作社的总经理张慧明说,“今年合作社已经生产郁金香鲜切花160万枝,产值约450万元,纯利润达到200万元。”

辽宁是郁金香产业大省,生产基地主要分布在朝阳、大连、沈阳、锦州等地,总规模近6万亩;切花年产量约1.6亿枝,占全国60%以上。但辽宁的郁金香产业体量虽大,却也有“成长中的烦恼”,主要体现为生产管理等技术标准不统一。

因缺乏高效标准的生产技术,郁金香栽培技术参差不齐,导致切花、盆花产品质量不高,产业未能发挥出更大的经济价值。此外,因花农及景观企业配套技术不够完善,郁金香在实际的绿化应用中未达到最佳效果。

为补齐这一短板,团队研发了盆花、切花、室内水培、种球扩繁、采后处理及贮藏等5套配套栽培技术体系,制定了5项辽宁省地方标准,对我国郁金香产业标准化发展具有重要意义。团队还申请了“郁金香水培花盆”“一种瓶栽郁金香营养液”等7项室内水培专利,使郁金香的应用范围由室外拓宽到室内,实现了郁金香室内水培从无到有的突破。

应用这些栽培技术后,盆花商品率提高了25%,实现花期精准调控,可确保全年任意时间开花;切花产量提高30%,商品率提高20%;扩繁一级种球率达到65%,开花率达到96%。辽宁的郁金香产业从零散无序的状态逐渐向标准化方向发展。

研发成果在辽宁省主要花卉产区得到了普遍应用,带动大批农民从事郁金香相关产品的生产和销售,帮助农民增收致富。成果还与全国6个省份17家单位的育种专家共享,为我国郁金香产业打破国外垄断、技术升级换代和可持续发展作出了巨大贡献。

辽宁省农科院院长隋国民表示,要从人力、物力、财力等方面全力支持郁金香学科发展,保持郁金香学科国内领先位置。郁金香学科不仅要做资源收集和基础研究,还要把重点放在新品种选育和配套技术上,用科技成果指导花卉企业和花农,确保农民增收,切切实实把论文写在大地上,实现郁金香品种和种球的国产化,助力辽宁全面振兴新突破三年行动,为全面乡村振兴贡献新的力量。

编辑:董雨吉