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一揽子问到底的中国“梨首席”

2019-01-08来源:南农新闻-NJAU NEWS作者:陈洁

2011年,张绍铃团队破解梨树自花授粉不结实的产业问题,梨自花结实性种质创新与应用成果获得国家科技进步奖二等奖;2012年,完成梨的全基因组精细图谱绘制;2008年至今,担任国家现代农业(梨)产业技术体系首席科学家;此外,张教授还神奇地实现了“公梨”变“母梨”、发明了梨的“液体授粉”技术等等解放了果农的生产效率……从基因研究到建立种质资源库,从解决“好吃”、“好看”的技术难题到跨越“好种”的推广门槛,2018年,梨优质早、中熟新品种选育与高效育种技术创新又获国家科技进步二等奖,365bet网赌_365bet邮箱验证_365bet体育官网网址园艺学院的张绍铃教授被人们亲切地称为“一揽子问到底的中国梨首席”。

破解梨的遗传密码,绘制梨的全球“族谱”

为梨家族描绘了一个完整详细的“族谱”,还精确定位了决定每个品种何时开花、何时结果,果实风味、果实外形“变大变小变漂亮”的基因,掌握了控制这些性状的“通关密码”

在生物体内,基因是具有遗传效应的DNA片段,储存着生命的种族、血型、孕育、生长、凋亡等过程的全部信息。掌握了生物体内基因的秘密,就好像掌握了这种生物怎么生长,会长成什么样的密码。

梨不仅肉脆汁多,酸甜可口,还富含膳食纤维,可帮助人们降低胆固醇含量,有助减肥,是世界三大水果之一,梨的栽培历史可以追溯到3000多年前。为了吃到好更多更好的梨,大家必然关心,梨的基因秘密是什么,到底有多少的品种资源,可以怎样在生产中发挥作用?

张绍铃教授告诉记者,“梨花被人称作花中的‘冷美人’,由于梨是典型的自交不亲和性物种,不喜欢‘近亲结合’,就是说,只有不同品种的梨之间才能互相授粉,这样一来,梨的杂合度非常高,梨子家族的基因和遗传关系千丝万缕、特别复杂。”因此,梨的遗传背景和不同品种之间关系的研究似乎看起来更难,在这基础上的种质资源的研究也充满迷雾。

早在上个世纪末,漂洋过海在日本攻读博士学位的张绍铃,就敏锐地将视线聚焦在基因组研究上,决心打破梨研究的谜团,并且开始着手搜集梨的种质资源信息。回国后,从365bet网赌_365bet邮箱验证_365bet体育官网网址开始,张绍铃团队走出实验室,走遍全国20多个省份,搜集各种梨的种质资源。

直到2008年,有了辛苦搜集的1000多份种质资源打底,张绍铃的心愿脱口而出,率先在国内提出在梨上使用分子标记技术、着手梨的基因组测序。

限于当时科研工作经济条件的制约,两年后,张绍铃牵头组织由美国、日本的科学家组成的国际梨基因组研究组,推动基因组测序工作实施,2012年,终于在世界上率先绘制完成了梨全基因组精细图谱,不仅使梨家族的“亲属关系”昭然若揭,揭示了亚洲梨和西洋梨的种群分化时间,还将梨的繁衍和变迁历史一直追溯到了几百万年前,就像是为梨家族描绘了一个完整详细的“族谱”。绘制梨全基因族谱的重要完成人之一、南农园艺院吴俊教授告诉记者,在这个“族谱”里,团队的研究人员为来自全世界26个国家的113份代表性种质资源建立了“户口本”,还精确定位了决定每个品种何时开花、何时结果,果实风味、果实外形“变大变小变漂亮”的基因,掌握了控制这些性状的“通关密码”。

“想什么时候吃就什么时候吃,想多好吃就多好吃”

用分子标记定位重要性状,在梨树的育苗期内,就可以像在自助餐厅一样选择需要的性状,把梨的育种从“盲人摸象”似地长期作战,变成了高效精确的“靶向选择”,从而节省了大量的育种时间和育种用地,更有效提高了育种的效率

和普通农产品不同,果树的育种周期很长,一般来说有3-5年甚至更长的童期不能开花结果,果实的相关性状资料也无从搜集。因此,以往人们选育一个果树品种,往往要通过好几年辛苦的栽培,等到树苗长大、开花、结果才知道这些杂交苗究竟能结出什么样的果子,加上受制于生长周期、环境、气候等多方面原因,几次折腾下来,10-15年后才能选育成功需要的品种。老一辈的果树学家有的人一辈子也只能培育一个成功的新品种,如果方向没选对,甚至几十年下来仍然是“竹篮打水一场空”。

不过,掌握了梨的“遗传密码”,这些问题就迎刃而解了。张绍铃团队的另一位成员吴巨友教授告诉记者,在目前团队开发的遗传图谱里,已注释了梨的4.2万个基因,这些基因提供了梨的重要遗传信息,研究人员可以用分子标记定位重要性状,在梨树的育苗期内,就可以像在自助餐厅一样选择需要的性状,把梨的育种从“盲人摸象”似地长期作战,变成了高效精确的“靶向选择”,从而节省了大量的育种时间和育种用地,更有效提高了育种的效率,“有了基因图谱,光是育种的时间就节省了三分之一”。

有了能指挥梨形状、口感、抗性变化的魔法棒,梨的育种工作取得了快速突破,梨子大家族陆续添丁,以往秋天才能挂满枝头的硕果累累,如今夏天就早早出现在人们的果盘里,青翠欲滴的‘夏露’,淡雅清俏、汁多脆爽的‘夏清’、脆嫩清甜的‘宁早蜜’、‘宁酥蜜’,红润可爱的‘宁霞’……一个个梨界新秀逐渐崭露头角。张绍铃介绍说,‘夏露’是我国目前梨品种当中肉质最为细嫩的,到了8月,碧绿的“夏露”挂满枝头,状如绿苹果,但又有梨的多汁和营养,已经成为种植户争相引进的新宠。张绍铃满怀信心地告诉记者,未来团队还将继续在梨的品质和供应期上下功夫,“我们争取做到,老百姓想什么时候吃就什么时候吃,想要多好吃就多好吃”。

不光“好吃”“好看”,还要“好种

梨的品种改良、栽培技术、病虫防控、土肥与耕作、采后加工、产业经济等等,只要和梨相关的,老百姓需要的,科学家都要关心,把“精确种梨”发挥到极致。要不断针对国家梨产业的问题提出解决方案来,这是责任,也是义务,“非要一揽子管到底不可”

一林轻素透春光,玉蕊润骨无底香。四月,冷傲的梨花女神盛开,花期只有短短的3-5天。这个时候,为梨花授粉的梨农们就爬上高高的梯子,用毛笔沾了花粉,在枝头一朵花一朵花小心翼翼地挨个点授,生怕碰掉了花朵。就这样,每个梨农一天下来也不能做完一亩梨树的授粉工作,要是再遇上高温花期短、或者雨天,更是难以在短短的几天时间内保证有效授粉,只能望“梨”兴叹。

另一方面,培养了好的梨品种,因为生产周期长,往往需要砍掉老树种新树,起码4-5年新树才能大量结果,收益周期太长,梨农的经济压力大,推广也困难。

经常到果园搜集种质资源、给梨农上技术课的张绍铃,一下课便被团团围住,农民兄弟们切切实实的难题,一道一道摆在研究人员面前。

为了帮助果农解决生产的问题,团队研究人员尝试了上几十种配方,经过田间试验,研发出梨树液体授粉营养液配方,成功实现了梨树的液体授粉(专利号:ZL201110234023.5),成功解决了梨花粉不能均匀溶于水、花粉溶胀死亡、花粉容易粘附容器壁、花粉堵塞喷头以及喷粉不均造成授粉效果差等问题,授粉效率比传统人工点授提高约36倍。

2011-2012年,这项梨树液体授粉新技术在新疆库尔勒和甘肃兰州的示范基地收到良好的试验示范效果,田间授粉时间从人工点授用时量18小时/亩降低到0.5小时/亩,花粉用量也比传统授粉方法节约花粉用量1/2~2/3。库尔勒市包头湖农场的果农谭川江告诉记者,他一打听到这项新技术,便在自家梨园试用,试用当年,他的梨园亩产达2.37吨,比上一年几乎翻了一番。而且梨园坐果均匀,果形端正,卖价也比周边的果园高出0.4元/公斤。

“梨首席”的妙招一招接着一招,张绍铃还带着团队发明了梨老品种更新技术。就是在推广新品种的过程中,保留原树,把新品种的枝条嫁接上去,还指导果农把果树剪接成倒“个”形状,降低树形,加强通风透光,便于对果树进行机械化操作,提高果实品质,减少种植用工。

不仅如此,张绍铃团队还周到地为果农考虑到生产的每一个步骤,研发了梨优质高效栽培技术,制定了《梨施肥技术规程》等地方标准10项,把“精确种梨”发挥到极致。新品种和新技术在全国推广面积400多万亩,经济和社会效益显着。

张绍铃说,梨的品种改良、栽培技术、病虫防控、土肥与耕作、采后加工、产业经济等等,只要和梨相关的,老百姓需要的,科学家都要关心,一个都不能少。既然是国家梨产业技术体系的首席科学家,就要不断针对我国梨产业存在的问题提出解决方案来,这是责任,也是义务,“非要一揽子问到底不可”了。


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