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包滿珠(右二)在基地查看懸鈴木生長情況。華中農(nóng)大供圖
■本報記者 李晨 通訊員 徐行
“暮春飛毛隨風(fēng)起,行人匆匆尤避之”,這個場景對于湖北省武漢市人來說并不陌生。
每到4月底5月初,武漢街頭,懸鈴木的飛毛從空中螺旋式而下,不僅污染環(huán)境,還會引起對此過敏的人輕則出現(xiàn)皮膚瘙癢、流眼淚,重則引起咳嗽、打噴嚏。
近日,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)與武漢市花木公司合作研發(fā)的“不飛毛”的懸鈴木新品種“華農(nóng)麗風(fēng)”被國家林業(yè)和草原局授予植物新品種權(quán)證書。
“新品種推廣應(yīng)用后,將大大緩解懸鈴木的飛毛問題,讓大家重新愛上這種行道樹?!表椖垦邪l(fā)團(tuán)隊負(fù)責(zé)人、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院教授包滿珠說。
第一大行道樹的缺點(diǎn)
懸鈴木與鵝掌楸、椴樹、七葉樹、銀杏并稱為世界五大行道樹。因用量最大、分布區(qū)域最廣,懸鈴木是五大行道樹中的“第一大”。它不僅生長快、耐修剪、抗污染,而且冠大蔭濃,遮陰效果尤為突出。從亞熱帶到溫帶均可生長的懸鈴木適應(yīng)區(qū)域廣泛,成為了響當(dāng)當(dāng)?shù)摹靶械罉渲酢薄?/p>
“因?yàn)橥怀龅膬?yōu)點(diǎn),懸鈴木作為行道樹,確實(shí)具有不可替代性?!卑鼭M珠表示。
看似完美的懸鈴木卻有一個讓人“討厭”的缺點(diǎn)——落果飛毛。懸鈴木的果球由種子聚合而成,每個球果有一千多粒種子。飛毛的“毛”其實(shí)是懸鈴木種子的冠毛。暮春時節(jié),聚合果紛紛脫落,這使懸鈴木讓人“愛在心里口難開”。
怎樣才能讓懸鈴木不飛毛呢?為了解決這個問題,從1993年開始,包滿珠就投入到此項工作中。1994年,他帶的第一個碩士研究生把選題定在了懸鈴木。
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授張佳琪是項目團(tuán)隊成員之一。他說,非常榮幸能夠成為懸鈴木育種團(tuán)隊的一員,這么多年來切身體會到懸鈴木育種的不易,也明白了科研貴在堅持的道理。
經(jīng)過28年的努力,研究人員讓懸鈴木不再“討厭”的目標(biāo)終于實(shí)現(xiàn)。
打開遺傳改良的“黑箱”
研究懸鈴木是一個艱難的選擇。大型喬木遺傳改良的研究,周期長、見效慢,沒有10年以上的堅持,不會有結(jié)果。
懸鈴木遺傳性狀改良的研究就像是一個‘黑箱’,黑箱里有兩種可能,一是成功,一是失敗,只有完全“打開”才知道是什么結(jié)果。沒有參考,完全從“0”到“1”。
張佳琪告訴《中國科學(xué)報》,懸鈴木擁有5~8年的漫長童期,對其進(jìn)行遺傳育種的確困難重重,特別是針對其“落果飛毛”性狀的改良。
包滿珠帶領(lǐng)團(tuán)隊先后從河南、湖北等多個省市野外實(shí)地調(diào)查收集到包括多個晚花少果優(yōu)良株系在內(nèi)的懸鈴木特異種質(zhì)資源500余份,并在試驗(yàn)圃地扦插、嫁接繁育。
2000年,包滿珠團(tuán)隊又以懸鈴木種子為試材,用秋水仙素處理,通過染色體加倍首次在國內(nèi)外獲得了四倍體懸鈴木,并栽培了20余年。其中有2個株系至今未見開花結(jié)果,有3個株系表現(xiàn)出花果量極少的性狀。
新方法培育出
多個品種
經(jīng)過多年研究實(shí)踐,包滿珠率領(lǐng)科研團(tuán)隊先后采用實(shí)生選育、倍性育種、輻射育種、分子育種等手段,對其進(jìn)行遺傳改良和新品種培育。
包滿珠解釋,實(shí)生選育是在廣泛調(diào)查自然界中存在的遺傳變異和多年的連續(xù)觀測統(tǒng)計,搜集到懸鈴木晚花少果或無果的變異株系的基礎(chǔ)上,進(jìn)行引種或扦插或嫁接到結(jié)果量大的成年植株、早花植株進(jìn)行試驗(yàn),并陸續(xù)完成特異種質(zhì)的高接試驗(yàn)及區(qū)域試驗(yàn),完成其育性鑒定。待晚花少果或無果的性狀穩(wěn)定之后再申報國家新品種保護(hù)。
葉形優(yōu)美似楓葉、秋季葉色泛金黃的“華農(nóng)麗風(fēng)”就是通過實(shí)生選育獲得的晚花少果新品系。此外,“華農(nóng)瑞風(fēng)”“華農(nóng)清風(fēng)”“華農(nóng)云龍”等3個晚花少果新品系也是通過該方法選育并獲得了國家新品種權(quán)。
張佳琪解釋道,倍性育種則是通過秋水仙素處理原本是二倍體的懸鈴木種子,獲得染色體加倍(四倍體)的植株。染色體加倍往往會導(dǎo)致染色體聯(lián)會發(fā)生紊亂,提高染色體區(qū)段的異染色質(zhì)化程度,從而引起性狀變異。利用誘導(dǎo)的四倍體懸鈴木育性下降的特性,就可以培育出少果或無果的懸鈴木新品系。
目前,該團(tuán)隊利用倍性育種法培育的“華農(nóng)青龍”等3個晚花少果新品系也已獲得國家新品種保護(hù),可推廣種植。
《中國科學(xué)報》 (2021-02-02 第3版 農(nóng)業(yè)科技)