北京林業大學的“繁花”創新之路
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 成仿云攝
自育百合品種生產示范 賈桂霞攝
京林系列地被菊示范栽培 盛振興攝
花卉產業既是朝陽產業、富民產業,也是實施鄉村振興戰略和實現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國、重要的花卉貿易國和花卉消費國,目前正值花卉產業由高速發展向高質量發展轉型的關鍵期,但在花卉種質資源保護利用、新品種創制和科技支撐產業等方面還存在短板。充分發揮高校及科研機構的優勢,聯動生產端,產研結合、聚力創新是我國花卉產業提質增效的必由之路。
北京林業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。在花卉創新與發展過程中,持續發揮學科引領作用,依托國家花卉工程技術研究中心、國家級園林實驗教學示范中心、國家花卉產業技術創新聯盟、科技部“創新人才培養示范基地”等產學研系列創新平臺,在種質資源收集評價、中國名花及特色花卉種質創新及高效繁殖及標準化栽培技術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)種質資源作為重要的戰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、世界眼光的學科發展觀點。
20世紀八九十年代,學科教師結合自身研究,對梅花、牡丹、芍藥、菊花、月季、紫薇等中國傳統名花資源進行了系統調查和整理,建立種質資源圃,同時出版學術專著。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查工作,完成了近6000種野生觀賞植物資源的系統編目(原環保部數據庫)。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查,調查種類累計上萬種。其中,基于對西北地區野生觀賞植物資源的調查成果,陸續編著出版了《中國觀賞植物種質資源》系列叢書的寧夏卷、西藏卷①、新疆卷①。學科結合研究方向和特點,深入調查、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。在此基礎上,建設并獲批了梅花、紫薇、榆葉梅等國家花卉種質資源庫。學科連續24年組織召開中國觀賞園藝學術研討會,率先提出“中國千種新花卉計劃”及開發策略,并制定行業標準,連續多年組織召開“千種新花卉論壇”。這些工作為傳統名花與新優花卉的資源收集與保存、開發與利用奠定了基礎。
2024年中央一號文件把種源安全提升到關系國家安全的戰略高度。在做好種質資源收集與保存的基礎上,進行新品種研發與創制,是花卉種源自主可控的關鍵。
學科從建設之初就重視資源保護和利用,從2000年開始探索花卉種質“永久保存”的超低溫保存技術,構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程,建立了世界首個園林植物超低溫花粉庫,并持續開展種質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,摸清了梅花種質資源和品種家底,創立了梅花品種二元分類法,開創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大菊品種并進行了資源評價工作,陸續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。發表了菊屬新種——匍地菊(Chrysanthemum yantaiense),闡明特異抗旱、耐鹽、耐熱種質的抗性機制,篩選出系列菊花新種質,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資源基地,在牡丹遠緣雜交和新優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權的亞組間、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、親緣關系、倍性演化和系統演化規律,優化了芍藥育種體系,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、適宜設施弱光環境、適宜容器種植芍藥新品種。學科教師在傳統名花及新花卉選育方面開展的大量種質創新和育種工作成果,已在全國各地大面積推廣,支撐了花卉產業發展。
促進花卉科技自立自強
學科花卉研發基礎扎實,擁有近60年的成果積淀和技術儲備。“十五”至“十三五”期間,主持承擔了數十項花卉領域的基礎理論和應用基礎研究以及技術開發等方面的行業重要項目,取得一批國內領先水平的標志性成果,開發出一批花卉實用技術,為引領我國花卉產業發展方向、提升行業科技進步、推動花卉產業發展提供了強大的技術支撐,形成了一系列重大標志性成果。
月季產業技術實現重大突破。建立了全面、國際領先的薔薇屬植物基因庫,保存種質資源5000余份,構建了種質資源精準評價技術體系,創新了月季產業化發展新模式。利用遠緣雜交與分子標記輔助選擇構建高效育種技術體系,優化了月季生產關鍵技術,實現種苗周年高效生產。培育的抗寒品種與傳統品種相比,可在新疆、黑龍江等地零下40攝氏度自然條件下露地越冬,是北方節約型園林建設的優良材料。培育自主知識產權的抗病、抗寒、低維護月季新品種62個,獲國家植物新品種權47項,轉讓或授權生產7項,獲國家發明專利3項,制定企業標準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,產值增加4.73億元,出口創匯1216.30萬美元。培養研究生21名,技術培訓1114人次,帶動3000個農戶增收致富。該成果獲2022年北京市科技進步獎一等獎,2021年梁希科技進步獎二等獎。
在南半球新型木本切花品種選育和產業化關鍵技術方面取得重要進展。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技術,實現高檔切花低能耗生產,建立了符合國情的切花標準化生產技術體系。培育山龍眼科木本切花優良品系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業升級、增加了國產切花市場份額,與南半球同類花卉生產實現國際市場的季節性互補,帶動云南花農就業致富,助力鄉村振興。該成果獲2020年中國風景園林學會科技進步獎一等獎。
在百合優異種質挖掘、短童期和抗灰霉病育種方面取得標志性成果。對百合種質資源開展系統研究,挖掘優異種質,利用分子、細胞和遺傳學技術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。構建了高效育種及種球繁育技術,建立了切花規模化生產技術,培育百合切花優良種質50余個,獲植物新品種權5項,國際登錄24個,北京市良種審定3項,獲國家發明專利8項。年均生產種球1000萬粒,直接經濟效益1207萬元。該成果獲2021年北京市科學技術進步獎二等獎。
研發了梅花和牡丹等中國傳統名花產業提質增效關鍵技術。以梅花、牡丹等中國傳統名花品種改良和產業升級為目標,經過系統研發,在組學研究及性狀解析、新品種培育、新技術創新和新產品開發等全產業鏈創新方面取得重要進展。獲國家植物新品種權36項,國家林木良種審定3項,世園會和中國花博會等新產品獎19項,新品種在14省區及美、德、法等國應用。獲國家發明專利14項,制定行業標準1項,在Nature Communications等期刊發表系列高水平論文。培育出能耐受零下35攝氏度的抗寒梅花品種,與傳統品種相比,抗寒性顯著增強,可在北京、內蒙古、新疆、吉林等地區栽培應用。顯著提高了北方地區城市園林早春開花植物多樣性和景觀豐富度,提升了城鄉人居環境質量。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,開發衍生產品30余種,示范推廣面積2.13萬畝,累計新增產值8.42億元。項目實施累計培訓生產技術人員4582人次,帶動10615農戶增收致富。相關成果分獲國家科技進步獎二等獎和梁希林業科技獎二等獎。
在北京重要園林宿根花卉品種選育與產業化方面取得進展。建立了宿根花卉種質資源圃,收集原生種58個、品種1123個。采用ISSR和AFLP分子標記技術構建了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基因HTFL1,探明調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。研發出利用GA處理、低溫沙藏打破萱草、鳶尾種子休眠的技術,使發芽率達90%以上。建立萱草組培快繁技術體系、低能耗光源及無糖培養技術,縮短生產周期35%—50%,繁殖效率提高10倍以上。開展了孢子萌發、愈傷組織誘導、體細胞胚誘導等關鍵技術的研究,繁殖系數比傳統方法提高15倍以上。生產示范面積450畝,生產種苗1355萬株,新增經濟效益3949萬元,新增利潤776萬元。相關成果獲北京市科技進步獎二等獎。
隨著我國生態文明建設的大力推進,綠水青山就是金山銀山理念深入人心,建設美麗中國也已成為全民共識。北京林業大學園林植物與觀賞園藝學科將持續推進花卉產業相關重大科學問題及工程技術問題的研發和集成,聚焦園林植物高精尖人才培養,為建設“青山綠水,四時花香”的宜居生態環境,推動中國花卉行業進步,提升行業競爭力,實現行業的可持續發展作出貢獻。
(作者系北京林業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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