育花之路

发布时间:2024-03-21 04:28

丝绸之路是古代连接亚洲、非洲和欧洲的贸易路线,促进了东西方文化的交流。 #生活知识# #历史文化#

原标题:育花之路

潘会堂

张启翔

本报记者 李祺瑶

“只道花无十日红,此花无日不春风。一尖已剥胭脂笔,四破犹包翡翠茸。别有香超桃李外,更同梅斗雪霜中。折来喜作新年看,忘却今晨是季冬。”

月季,被誉为“花中皇后”,在我国有上千年的栽培历史。在宋代诗人杨万里笔下,它拂去严冬的寒冷,带来春天的消息,红苞逐月,四时花香。

由于历史原因,诗中描绘的古老月季品种大多失传。上世纪80年代前后,北京地区几乎见不到月季,更谈不上月季的本土化、国产化。

为了培育中国特色月季新品种,北京林业大学园林学院、国家花卉工程技术研究中心教授张启翔带领团队历经20余年接续奋斗,取得累累硕果——摸清中国月季“家谱”,建成我国收集资源最全的蔷薇属植物基因库;解决了月季在北京应用的关键技术问题,培育出210余个具有我国自主知识产权的月季新品种;创新开展分子标记辅助月季育种研究,填补了国内外相关空白,提升我国月季产业自主创新能力。

2023年底,张启翔团队的研究成果——“低维护高抗月季新优品种培育与应用”摘得北京市科学技术进步奖一等奖。面对殊荣,这些默默在前沿领域耕耘的“育花人”从容一笑。“收集资源、栽培、育种,要耐得住寂寞,守得住梦想。”张启翔说,与花为伴,前路漫漫,馥馥其芳。

蝶舞晚霞

芳纯如嫣

十年寻“源”

“翠蔓红花,蜀少霜雪,此花得终发,十二月辄一开,花亘四时,月一披秀,寒暑不改,似固常守。”北宋时期,文学家宋祁在《益州方物记》一书里记载了产于蜀地的月季花,并称“此花即东方所谓四季花者”。这是月季第一次在文学典籍中拥有姓名。

花期超长、四季开花的独特个性,正是中国月季所特有的。以月季为研究对象,也必定需要“寒暑不改”的韧性。

张启翔与月季的缘分始于1978年的春天。当年,他考入北京林学院(现北京林业大学),成为恢复高考后的第一届园林专业学生。“我和同学们都十分珍惜来之不易的学习机会,除日常的课业学习外,还利用节假日、午休和晚上的时间‘充电’,对知识怀有无限的渴望和向往。”回想那个淳朴的大学时代,张启翔的脸上洋溢着笑容,他说,“我也有幸遇到了最好的老师,他们也一样在拼命赶时间,希望能为国家园林花卉事业的发展努力多传授知识,尽心多培养人才。”

我国园林界花卉泰斗陈俊愉院士是张启翔的导师。当时,陈俊愉带领学生开展了中国野生花卉种质资源的系统研究,创导花卉抗性育种新方向并选育梅花、地被菊、月季等新品种。也正是在这一时期,张启翔跟随导师踏上了寻花、育花之路。

“月季,在英文中和玫瑰、蔷薇等蔷薇属植物,都统称为‘rose’,翻译家们将‘rose’一词译成‘玫瑰’,这也是长期以来大家分不清‘月季’和‘玫瑰’的原因之一。”大学期间,如饥似渴地学习园林专业知识,张启翔关注到了这种“洋气”的花,他说,“这个洋气的名字让很多人误解,以为月季是从国外传入我国的花。其实,我国才是世界月季的重要发源地。”

19世纪以前,欧洲还没有现代意义的月季,只有一些一年只开一次花的蔷薇属植物,每年在仲夏前后开花,19世纪初期,英国的植物猎人将中国的古老月季带到欧洲,‘月月红’‘月月粉’‘中国彩晕’‘中国淡香’4种四季开花的月季陆续传入西方,欧洲月季的育种事业逐渐兴盛。1876年,欧洲的园艺师首次利用中国古老月季与欧洲的蔷薇属植物杂交,培育出多季开花的现代月季,并不断演化出更多绚丽婀娜的月季品种。

然而,由于历史原因,许多珍贵的中国古老月季品种逐渐消失,到了20世纪80年代前后,我国普遍栽培的月季已经被“洋化”,本土的品种少之又少。

“要让名花荣归故里,中国名花国际化,世界名花本土化。”导师的一席话,让张启翔至今铭记在心,他说,“这是陈老师的梦想,也是我们每一代园林专业学生的梦想。”

1982年起,张启翔继续攻读园林专业硕士学位,参与了陈俊愉的月季育种研究工作,用中国蔷薇属植物中具高抗性的种类,如报春刺玫、黄刺玫等与现代月季进行杂交,期望培育出具有中国特色的耐寒、耐旱、抗病虫害、可粗放管理、四季开花的全新月季品种群——刺玫月季。他多次跟着导师到山西、青海、云南、新疆以及东北地区收集野生种类,研究其生态习性与生物学特性,为培育月季新品种打下基础。

所幸的是,北林大师生培育中国月季的梦想,乘上了时代的东风。

1987年3月12日,北京市第八届人民代表大会第六次会议审议通过了市政府提交的《关于确定首都市花市树的建议》,确定月季和菊花“姊妹花”为北京市的市花。北京林业大学的研究团队开始探索培育适合北京气候和环境特点的本土月季。

“在那时,北京的园林景观中,月季的应用并不广泛,而且品种单一,都是国外的品种。”张启翔回忆,当时,他在北京植物园、天坛公园等地进行抗寒、抗旱、抗病月季的系统研究,也调查了上海、杭州、南京、济南等城市,发现我国的月季育种和栽培技术还比较落后,缺乏具有自主知识产权的新优品种,“我们希望通过科学的研究和创新,为北京乃至全国的月季景观和产业发展做出贡献。”

中国素有“世界园林之母”美誉,想要培育出优质的中国月季新品种,关键一步是要摸清蔷薇属植物的资源“宝库”。1990年,张启翔博士毕业,成为中国自主培养的第一位园林博士。留校任教后,他接过了导师的“接力棒”,对中国野生蔷薇属植物和国内外月季品种资源进行了全面、系统的调查和收集。

十余年间,寒来暑往,张启翔和团队师生走遍《中国植物志》所记载的蔷薇属植物主要分布区,中国西北、西南、东南等地区均留下了他们的足迹。“看过高山飘雪的美景,蹚过齐腰深的河水,翻越过发生滑坡的悬崖……距离死亡最近的一次,只有15米。”寻花途中的艰险,张启翔轻描淡写地带过。

2005年,国家花卉工程技术研究中心在北林大成立,张启翔作为研究中心主任,提出了培育“中国千种新花卉”的设想。之后,他又联合国内知名高校院所和龙头企业,牵头成立国家花卉产业技术创新战略联盟,开展联合攻关和协同创新。一系列种质资源收集成果,让他离梦想又近了一步。

“我们实地调查了《中国植物志》记载的全部蔷薇属植物,包括变种和变型,更新了物种分布范围和表型数据。”张启翔介绍,目前,北林大在北京、云南、河南等地建立了蔷薇属植物种质资源圃,收集并保存了7000余份种质资源,包括中国野生蔷薇属种198个、中国古老月季品种78个、国外野生及古老月季品种102个,以及现代月季品种4000余个。依托这些资源,团队建成了月季国家花卉种质资源库、我国收集资源最全的蔷薇属植物基因库。

汉宫粉荷

灵犀一点

潜心育种

在建立种质资源库的同时,育种工作也被提上日程。新品种的培育过程往往艰难而漫长,张启翔的学生们继续接力,探索利用野生蔷薇资源和中国古老月季,培育抗性强、耐寒耐旱的优良品种。

“我们特别关注适合北京特定气候和栽培环境的月季品种。”北林大教授潘会堂师从张启翔,从研究生开始就跟着老师一起做月季栽培相关研究。他解释,一种月季品种要在北京应用,不仅要考虑美观性,更重要的是看其适应性,“首先,就要看它能不能顺利度过寒冷干燥的冬天;其次,北京的夏天又闷热多雨,所以耐湿热性也是重要的考量指标;最后,它还要具备抗病性,能够抵御黑斑病的侵害。”

培育这样一株“既好看又皮实”的月季,难度可想而知。为此,潘会堂和同学踏遍青山绿水,到野外进行远缘杂交育种和区域试验。

“在资源调查时,我们发现新疆地区有很多像疏花蔷薇、宽刺蔷薇等超抗性的资源,既耐寒,还能抗黑斑病。我们想将这些野生蔷薇的优异基因引入到月季培育中。”提起野外育种的经历,北林大教授程堂仁记忆犹新。他笑着解释,即便蔷薇与月季是近缘,但由于不同种杂交,仍属远缘杂交,在实际育种过程中要面临重重困难,“由于远缘杂交会导致杂交不亲和,要获得杂交后代,首先要解决花期不遇问题;即便花粉管伸长到了胚珠,可能还存在受精和胚不发育问题,一旦果实掉落,就无法拿到杂交种子……我们要采取一系列‘保胎措施’,让授粉后的花产生新生命。”

遇到难题,学生们也有沮丧的时候。张启翔就用导师陈俊愉的话耐心鼓励大家:“要千方百计、百折不挠。”山间花丛里,师生们披星戴月,一遍遍尝试,一起寻找解决方案——克服花期不遇,他们取下野生蔷薇的花粉,放在低温干燥的环境下保存活力;应对杂交后种子发育不良问题,他们改在实验室环境下进行幼胚拯救,促使种子长成幼苗……

“我们希望培育出来的新品种既有野生蔷薇的抗逆性,也有现代月季品种的美观性。成功杂交后,就要开始‘祈祷’。”潘会堂打趣道,育种过程中存在很多的不确定性,杂交获得10万粒种子,可能仅有一棵杂种苗能达到优异品种的筛选要求,品种选育率仅十万分之一,万里挑一的育种理想,结果往往很不理想——父本适应性强、母本花型美,但后代可能既不抗病抗寒,也不漂亮。

育种环节需长期观测、反复实验,实验结果与设想大相径庭,研发预案推翻重来是常有的事。潘会堂心里有本账:“杂交一年得到杂种苗,之后,初筛品种需要两年,再经过两三年的复筛,最后还要用两三年时间去做生产性评价,开展区域性试验,来观察品种的稳定性和适应性。一个月季新品种从研发到最终应用,至少需要十年时间。”

这其中,还会遇到一些意想不到的状况。“有一年,我们在山上做野外杂交,秋天结出红红的果子。大家看着成片的果子,期待来年花开,没成想,连果带枝全被骆驼啃光了。这一年的辛苦就白费了。”程堂仁笑着回忆那些苦中作乐的日子,除了在野外,师生们还在昌平区小汤山逐步建起花卉种质创新与产业化示范实践基地,“为了把握最佳的授粉时间,我们经常早上4点天还没亮就在基地里工作,每天都会沾一身露水……”

而这些幕后故事,呈现在论文和研究报告上,仅仅是一两个简单的词汇——“杂交”“育种”。

2012年,经过多年的研究与实践,北林大自主培育的第一批月季新品种——‘芳纯如嫣’‘蝶舞晚霞’‘汉宫粉荷’‘灵犀一点’成功获得植物新品种权,并在北京等地应用。这些深粉、淡黄、绯红的月季花,花期可从夏初一直持续到入冬前,装点着北京的城市景观。“培育这些优良品种,我们建立了以不同立地条件和月季应用方式为核心的评价体系,成功攻克了野生蔷薇属植物与现代月季品种远缘杂交不亲和的难题。”程堂仁说。

此后,团队不断有新品种问世,还从国外引进大量月季品种,从中筛选出‘光谱’‘御用马车’等优秀的藤本月季品种,创造性地将藤本月季大规模应用于城市绿化,使北京成为国内乃至国际上应用月季最广泛的城市。

幻蝶

北林橙星

沃野绽放

如今,张启翔团队已累计培育出210余个具有国家自主知识产权的月季新品种,获得53项国家植物新品种权。在新品种研发的过程中,师生们也在不断探索技术上的突破,逐步引入一项创新的育种方式——分子标记辅助月季育种。

“不同于传统杂交育种所做的‘海选’,分子标记辅助育种是一种有目的性的‘精选’。”程堂仁解释,如果把植物的基因组想象成一幅地图,分子标记就是基因组的“路标”,“我们知道什么样的基因控制什么样的形状,只需要提取杂交后代的基因, 然后利用已知的分子标记对这些材料进行基因型筛选,就能够更快地抵达‘目的地’。”他打了个比方,在月季品种的早期筛选中,团队可以从10万个苗中选出大约200个有分子标记的苗,再进行下一轮播种、筛选、评价,最终培育出具有优良观赏性状和强抗逆性的新月季品种。

北林大的团队建立了目前最高密度的四倍体和二倍体月季分子标记遗传连锁图谱,解析了月季重要观赏和抗逆性状的形成机理,创建了远缘杂交与分子标记辅助选择相结合的月季高效育种技术体系。这一新技术的应用,不仅加速了新品种的研发过程,提高了新品种的适应性和稳定性,更填补了国内外相关研究领域的空白。

得益于育种技术的创新,一株株、一簇簇绚丽的月季花在更广阔的土地绽放。

在新疆奎屯市,每年5月,抗寒月季品种‘天山祥云’‘天山霞光’开满街头,蔓延形成浪漫的粉色廊道。这是北林大团队和新疆应用职业技术学院合作培育的抗寒月季新品种,能在零下40摄氏度的环境中露地越冬,结束了新疆北部地区月季不能自然越冬的历史。“这种月季6月盛开,植株高两三米,单株花开数千朵。而且冬季都不需要修剪,第二年春天也不会抽条,能够继续生长。”程堂仁说,‘天山祥云’在2019年北京世园会月季国际竞赛中摘得桂冠,目前‘天山’系列的月季品种也在我国东北、华北和西北地区推广应用。

育花之路上,师生们的脚步仍在继续。截至目前,北林大团队研发的月季新品种已经应用到北京、河北、云南、新疆、江苏、河南等15个省、市、自治区。

“月季在我国的应用范围已经非常广泛,基本以北京作为北界,再往北露地栽培就比较困难了。我们想再多做一些事。”谈及培育中国本土月季,潘会堂和同事们还有更远的目标——

“我们想让月季‘北上’,在沈阳、长春、哈尔滨等东北地区的城市园林中应用,而且不用采取防寒措施。”

“让月季在中国的应用面积再扩大20%。”

“争取培育出一两个对黑斑病免疫的品种,从南到北都可以应用。”

……

春天降临,绚烂迷人的月季即将开放,扮美京城。“唯有此花开不厌,一年长占四时春。”这群“育花人”的梦想还在继续。随着基因编辑、高效分子标记技术等最新生物技术的探究和应用,他们期待研发出更多中国月季的新优品种,开遍世界。

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