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巧奪天工:北京月季育種奧秘(圖)

畜牧家禽網(wǎng)  來源:北京日報 閱讀數(shù):

  零下20℃照樣能正常生長!在2019北京世園會月季專項競賽中,北京出品的月季新品種“北京粉”因具有超強的抗寒性能,被冠以“鋼鐵月季”的美譽。它和北京選送的另一月季品種“紅五月”,雙雙拿下這次競賽新品種單元的金獎。

  這兩個金獎月季品種均出自北京市園林科學研究院月季研究所。作為全國*一家月季研究所,這兒的月季育種科研實力不容小覷。近年來,打這兒綻放、獲得自主知識產(chǎn)權的月季品種有7個——除了這次斬獲金獎的“北京粉”“紅五月”,還有“春潮”“暗香”“東方之珠”“桔月”“雪孩兒”,各有各的特色。另有25個新品種正在申報中。

  北京是一座月季之城。生于斯、長于斯的月季“新人們”也是滿滿的北京范兒,既具有抗寒、抗旱的堅韌品格,又有著親切端莊、朝氣蓬勃的美麗花容。它們扮靚北京,有的作為北京市花的杰出代表,還“出訪”到鄂爾多斯、沈陽、太原等地。

  北京范兒月季到底是怎么“煉”成的?

  全球海選優(yōu)質“父母”。

  6月中旬,位于花家地南街的北京市園林科學研究院里,第一茬月季的花期已過,月季研究所4畝多地的露天試驗田里,只零星綻放著幾朵月季。

  “再過一個多月,月季就會開第二茬花,那時候才叫漂亮!”月季研究所研發(fā)團隊負責人馮慧說,對于外行人看來都差不多的植株(尤其是未開花的時候),她都能講出每一株的特點。

  試驗田里有一半兒栽的是“親本”,也就是可以用來培育新品種月季的“父親”“母親”們。這些“親本”月季,有的是在中國流傳千年的古老品種,有的是從海外遴選而來的“洋血統(tǒng)”;有的是經(jīng)過多次雜交的現(xiàn)代月季,有的是和月季親緣相近的各色薔薇。

  馮慧說,現(xiàn)在他們已經(jīng)收集了包括900個現(xiàn)代月季品種、40個中國古老月季品種在內的1000多份種質資源,再過一兩年要達到2000份。“從里面挑選合適雜交育種的父本和母本進行配對、雜交,預計明年可獲得雜交子代3萬余株。”

  目前,全球的月季品種已經(jīng)超過4萬個,每年還不斷有新品種誕生。對于馮慧和她的科研團隊而言,育種的第一步,就是從國內外已有的月季品種里遴選適合在北京地區(qū)生長的親本資源,構建月季的種質資源庫。

  當“月老”撮合互補品種。

  新品種引進來了,哪個適合當爸爸,哪個適合當媽媽,這里也有講究。“很多月季既適合當爸爸又適合當媽媽。但不是所有月季都能作為母本使用,得是又好看又能結果實的。有些月季只能開花不能結果,或者結實性很差的,就只能作為父本使用。”馮慧解釋。

  當媽的前提必須是能結果。為什么結果的特性這么重要?

  首先,選擇兩個不同的月季品種進行雜交授粉,秋季收獲果實后進行低溫沙藏。來年春天再播種,長出小苗后,觀察其開花的性狀,是大花是小花,什么顏色,是重瓣、單瓣,還是半重瓣。“考察”三年,各方面表現(xiàn)優(yōu)越的將通過“決選”,進入育種的下一環(huán)節(jié)。即通過扦插、嫁接的形式進行無性繁殖,再“考察”數(shù)年,如果性狀持續(xù)保持穩(wěn)定,好活好管又好看,就可以作為新品種重點培育。通常,一個優(yōu)秀品種的選育需要七八年時間。

  “如果最初配對的父親和母親,雜交后不結果,也就是生不出后代,后面的環(huán)節(jié)就無從談起了。”科研團隊工作人員介紹,可育是雜交育種的基本要求,在此基礎上,父本和母本的選擇要實現(xiàn)優(yōu)勢互補。這樣產(chǎn)生的后代才有可能呈現(xiàn)出更加理想的性狀。

  拿這次在世園會上獲獎的“北京粉”來說,她是“假日美景”和“金瑪麗”的雜交成果。其中,“假日美景”是媽媽,粉色、半重瓣品種,花徑在七八厘米,抗寒性超強,能抵抗得住零下30攝氏度的低溫。“金瑪麗”是爸爸,株性較低矮,開黃色花朵,花徑約5厘米。最終“北京粉”沿襲了媽媽的粉色花瓣,并繼承了其超強的抗寒特性。不過和媽媽相比,“北京粉”還是要嬌弱一些,只能抵擋零下20攝氏度的嚴寒。她的株形像爸爸“金瑪麗”,花形則比爸爸媽媽都要精致好看。

  “北京粉”的誕生可謂幸運。因為就跟人類不知道自己生下的子女會長成什么樣一樣,科研人員在給月季配對時,并不確定這樣的雜交會產(chǎn)生什么樣的月季子嗣。“也有一些規(guī)律可循,比如粉色的性狀更容易遺傳,但大部分情況下是不可捉摸的,全靠大自然的偉力。按照國際上的經(jīng)驗,5萬株子代里才會出一個好品種。”馮慧說。

  每年三四月份,月季研究所團隊都會制定本年度的雜交配對計劃,依照以往的經(jīng)驗,再加上內心的美好期許,他們如同牽線搭橋的月下老人一般??紤]到北京的氣候條件,在設計配對方案時,父本或者母本至少有一方會選擇具有抗寒、抗旱特性的品種,以增強其后代的適應性。

  人工授粉分秒必爭。

  每年四五月份是整個團隊一年中最忙碌的時候。11名工作人員全部下到地里,按照事先擬定的配對計劃,對月季進行人工授粉。今年4月底5月初,記者曾到地里采訪,作為一個門外漢,對授粉的過程感到十分的新奇。

  首先感覺“不可理喻”的是科研人員的“辣手摧花”。一朵朵即將盛開的嬌嫩花苞被從枝頭無情揪下,丟進塑料袋里,越是看起來飽滿、鮮靈的,科研人員下手越快,不大工夫,每個人的塑料袋里就收集了好幾十朵五顏六色的花,看著讓人著實心疼。

  “辣手摧花”其實是為了獲取花粉。工作人員介紹,采集的花苞都來自父本植株,采集父本植株的花粉是為下一步雜交授粉做準備。而花朵未盛開的時候是取花粉的*時機,因為那時候花藥還沒有炸裂,花粉不會四散到空氣里。

  不過別看采花苞采得那么痛快,取花粉其實是個苦活兒,需要把外面緊裹的層層花瓣都揪掉,取出花藥鋪在硫酸紙上,靜置一夜的時間,花藥就會炸裂,迸出花粉顆粒。因為每天采集的花朵量非常大,花粉根本取不過來,老工人李納新干脆把沒來得及處理的花苞都拎回家,晚上接著干,第二天把晾干的花粉再帶回到研究所。

  和采集花粉相比,人工授粉更是個急活兒。因為在北京,每年5月份是月季開花量*的時候,為保證育種進度,所有的配對組合都要在這期間通過人工授粉的手段予以實現(xiàn)。授粉操作也很簡單,就是在母本開花后,把事先采集的父本花粉用小刷子刷到母本花朵的柱頭上即可。

  “今年我們一共設計了861個雜交組合,需授粉的花朵有15000朵,工作量比從前大不少,所以首次對外招募了授粉志愿者。”馮慧說,5月份共有200多人次的志愿者來到園林科學研究院,幫助他們爭分奪秒授粉。多虧了這些“大蜜蜂”,搶在花落之前共完成授粉15442朵。最讓科研人員們感動的是美國志愿者Josh,在授粉最忙碌的那段時間,他和妻子每天開一個半小時的車從廊坊趕到園林科學院,從早上九點一直干到下午五點。

  和很多人想象中的詩情畫意不同,給花兒授粉相當累人,就著花的高度,或蹲著或站著,一天下來蹲起的動作不知道要重復多少次。大熱天的還要戴著口罩作業(yè)——說出來可能難以置信,因為長期和花打交道的緣故,這些辛勤的育種人每個人都有嚴重的花粉過敏癥。最忙5月干下來,很多人累得腿都站不直了。

  已經(jīng)完成授粉的花朵下面,掛著紅紅綠綠的標識牌。它的媽媽是誰,爸爸是誰,清清楚楚寫在上面。等到秋季結果,科研人員就會得到這些雜交組合的后代,來年下地一種,就可以判定該組合的子代到底壯不壯,美不美。眼下,一切還都是未知數(shù)。

  接力攻關自育7個品種。

  耐心之樹,結黃金果。從上世紀90年代到現(xiàn)在,通過幾代人的接力,北京市園林科學研究院已經(jīng)擁有7個自主知識產(chǎn)權的月季品種。北京栽植的月季多是“洋月季”的局面,正在一點點改變。

  7個自育品種中,“紅五月”目前推廣量*,已經(jīng)超過100萬株。這是“假日美景”(母本)和“貝寧”(父本)的雜交后代,花朵呈喜慶的正紅色,植株具有強大的抗寒特性,在北方生長尤為適宜。其主要培育人是北京市園林科學研究院的高級工程師巢陽。他回憶,自己1995年剛到北京市園林科學研究院工作時,北京用于城市綠化的月季基本都是國外品種,第一年觀賞效果不錯,但隨后就會因為不適應北京的氣候而出現(xiàn)各種問題。1998年他申請了有關月季的研發(fā)課題。當時沒有這方面的經(jīng)驗借鑒,就是撒開了做,把手頭能有的月季品種排列組合進行雜交育種,做了上千個組合,其結果卻是一次又一次的挫敗。在咬牙堅持了幾年后,終于從兩萬多株月季里選出了一株各方面性狀都比較優(yōu)秀的種苗。此后又經(jīng)歷了6年的栽培試驗,才誕生了現(xiàn)在的品種“紅五月”。

  和國外引進的月季品種相比,“紅五月”幾乎是為北京地區(qū)“量身打造”,花色好,花量大,重復開花性好,并且具有耐寒性和少打藥、修剪的低維護性,“不僅美觀,而且對環(huán)境友好”?,F(xiàn)在“紅五月”已經(jīng)在內蒙古、山西等地大面積推廣種植。

  其它自育品種各有各的特點。大花月季“春潮”為千重瓣品種,有著牡丹芍藥般的雍容華貴,且耐貧瘠;“東方之珠”花形優(yōu)雅,花朵橙黃,耐得住北京的干冷空氣,越冬很少有抽條現(xiàn)象;豐花月季“雪孩兒”,花色豐富,初放時花蕾呈白粉色,開花后為瑩白色,秋季花色又變?yōu)闇\黃色,花量大,植株緊湊,開成一片,蔚為壯觀。正在申請新品種權的“雪夫人”“可愛冰淇淋”“新時代”“粉五月”“星語”等25個新秀,也各有千秋,但抗寒性強、好管理是其普遍特點。

  在以月季為市花的北京,現(xiàn)栽植的各種月季品種加起來有2000多個。但和北京的水土條件、氣候條件契合度最高的,還得是北京的自育品種。

  探索“分子育種”精準定制月季。

  和中國的傳統(tǒng)月季相比,現(xiàn)在的新品種有這樣或那樣的優(yōu)點,但育種的方式幾百年來基本上沒有變化。雖然有花粉冷凍、延長授粉期等科技手段加持,現(xiàn)代月季育種還是在不斷的試錯中摸索著前進。

  劃時代的改變已經(jīng)在悄悄醞釀中。“現(xiàn)在學術界比較前沿的是分子育種,我們也在探索。”馮慧說。2017年底,法國一家科研團隊率先完成了對中國古老月季“月月粉”的全基因組破解。在吸收這一科研成果的基礎上,馮慧去年申報了“基于月季花全基因組重測序基礎上的部分觀賞性狀定位”課題,旨在做更進一步的研究。

  課題名稱復雜拗口,但背后的指向卻可以用“激動人心”四個字來形容。

  何為分子育種?通俗地說,就是找到控制某種性狀的基因及其在染色體上的具體位置。例如,搞清楚開粉色花是哪些基因控制的,抗寒性強是哪些基因控制的,植株矮化是哪些基因控制的……上述控制性狀的基因及其在染色體上的具體位點明確后,科研人員通過幼苗的兩片葉子就可以測出該品種以后會長多高,花開多大,什么顏色,單瓣或者重瓣等性狀,而不用等到整個生命周期結束。通過基因測序,提前篩選自己想要的花色品種,從而大大提高育種的效率。馮慧的課題就是要在搞清楚哪個基因控制哪個性狀方面做出努力。

  截至目前,分子育種在世界范圍內都處于實驗室的研究階段,尚未應用于生產(chǎn)。北京的月季科研團隊也不甘落后,努力投入到這一時代新潮流中去?;蛟S在不遠的將來,更加精準定制的月季品種將會在北京誕生,“月季之城”也將更添光彩。

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