来一场 白菜育种的“恋爱”
发表日期：2015-04-17 02:30AM 阅览次数：
“这棵白菜”关乎农民的生计同时也决定着3月至5月的贵州白菜淡季百姓餐桌上能否有新鲜的白菜食用。他们的牵手只为—
近段时间贵阳气温忽高忽低。
天气的变化对整天泡在贵州大学植物生理研究室的彭剑涛博士来说影响并不是很大。供他进行生理研究的白菜苗待在人工气候箱里温度由他一手掌控。
而在贵州省农科院园艺所实验田里大白菜专家赵大芹研究员对着地里因温度升高而快速绽放的白菜花却是着急万分。这个月她都在与时间和气温赛跑整天待在实验田抢在花期结束前对选育的白菜材料进行人工授粉。
两个实验室的环境大不相同但研究员们都是在为一棵极抗冻耐抽薹的白菜忙活。
“这棵白菜”关乎农民的生计同时也决定着3月至5月的贵州白菜淡季百姓餐桌上能否有新鲜的白菜食用。
1个月前中国大白菜首席专家、中国农科院蔬菜花卉所研究员孙日飞来到省农科院园艺所实验田对照韩国、日本、美国及国内的30余个耐抽薹春大白菜品种进行田间考察后评价贵州选育的抗冻特耐抽薹春大白菜品种“黔白8号”“黔白9号”和三个杂交新组合在国内处于领先位置推广前景十分广阔。
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凝冻带来机遇:从数百万株黄秧白里“海选”出18株优质材料做研究。
对贵州特有的抗冻耐抽薹春大白菜地方品种资源和国外引进耐抽薹品种的广泛收集利用
赵大芹实际从上世纪90年代初就开始了但是始终缺少极端低温天气考验下的好材料。
2008年贵州遭遇五十年未遇的低温凝冻灾害省科技厅紧急启动了抗凝冻科技救灾项目。蔬菜专家、省农科院名誉院长李桂莲和省农科院园艺所所长王天文带领赵大芹等科研人员遍访省内凝冻受灾最严重的地区为“贵州蔬菜雪凝冻害补救集成技术应用”进行抗冻大白菜资源调查。
当时在海拔2300多米的威宁县零下12℃的天气已持续3天零下10℃天气已持续5天当地3000多亩国内外7个大白菜品种全军覆没而种植面积1000多亩的地方品种黄秧白受冻害却并不严重。这让专家们兴奋不已。
时隔7年李桂莲回忆当时的场景语气里依然有一丝难以抑制的兴奋。极端气候对人们的生产生活、国家财产带来巨大损失但对于科研人员来说却是一个获取优质资源、几代人难遇的大好机会一个科研人员能有几个50年?
当年66岁的李桂莲和年轻人一起下到田间开始在1000多亩、每亩4000余株黄秧白里“海选”。最终18株内外兼备、品貌俱佳的黄秧白脱颖而出。经过进一步观察它们均表现出特耐寒、耐抽薹、包心性状好的特性。
很快2008年10月在省科技厅连续三个科技攻关项目、省农委育种专项及省农科院重大专项的支持下这18株白菜材料开始了它们的实验室联姻、生子之旅。
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一粒种子诞生:育种周期长、受限多反复筛选两三年才能培育出拥有一种稳定特性的白菜材料。
植物育种的过程较之人类的生育要复杂得多18株优质材料回到省农科院园艺所后在一贯乐于提携和扶持年轻科研人员的李桂莲帮助下赵大芹承担起先后组织实施极抗寒与耐抽薹大白菜提纯、杂交优质利用与制种等关键技术的项目研究和应用示范。
当年这18株材料在自己家里被赵大芹很好地保护起来。为保证这18株白菜的纯度它们在授粉关键时期被套上纸袋让同株的雌雄同花花粉“近水楼台”自花授粉这样既保证了遗传多样性又有利于种子的进化和适应环境结种后种子被带回了所里。
第二年这批种子与此前赵大芹收集的白菜材料在贵阳和云南2700米海拔的高寒地区各进行了一代杂交育种再选取其中极抗冻的100余个材料。这样的过程要反复两三年的时间才能呈现出较为稳定的材料。
找到极抗冻的材料后赵大芹紧接着申报第二个项目进一步解决抗冻大白菜的耐抽薹问题。这样一来可以为每年3至5月因传统大白菜的不抗冻和抽薹而导致的白菜淡季提供丰富优质的白菜资源。
同样耐抽薹大白菜制种技术研究与应用过程又经历了3年的反复筛选、提纯、杂交。
今年已73岁的李桂莲一直密切关注和积极参与着大白菜项目。因为对农业科研、特别是育种研究周期长、受限多的痛苦经历有切身体会不愿让年轻的农业科技人员再经历这样的痛苦她想为赵大芹寻找一个好帮手尽量缩短育种的周期。
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牵手迸发火花:传统育种插上植物生理研究的翅膀极抗冻耐抽薹大白菜育种提速老百姓在白菜淡季也吃上了新鲜大白菜。
在与长期关注省农科院的贵州大学教授
钱晓刚的一次闲聊中李桂莲向他倾诉了自己的苦恼。
她以赵大芹的白菜项目为例光是材料收集就长达20多年恰好遇到凝冻灾害才能启动极抗冻耐抽薹大白菜的育种。缺乏基础研究针对性的强力支撑农业应用技术的科研周期被无限拉长很多农业科技人员不得不承受漫长的研究过程带来的身心考验。
钱晓刚帮李桂莲和赵大芹分析了她们的项目提出用植物生理研究方法提速育种过程的可能性。
在钱晓刚热心地牵线下2011年末赵大芹和彭剑涛见面并迅速开始了合作项目的前期准备。
围绕极抗冻耐抽薹大白菜2012年10月由彭剑涛和赵大芹共同申报的第三个项目上马。
这个项目利用生理研究手段在苗期鉴定抗冻结球白菜最初找到了白菜体内的抗冻的保护性物质和降低结冰点的物质并从最初找到的十余种物质中最终确定2至3个物质为耐抽薹极抗冻大白菜的抗冻性生理指标从而建立结球白菜抗冻种质的生理鉴定筛选方法。
有了彭博士这一基础研究的支撑赵大芹现在只需1年到1年半的时间就能获得一个符合需要、比较稳定的大白菜品种组合
这些组合由于抗冻耐抽薹性特强现在省内可以在10月至11月、1月至2月进行两季播种育苗产品于3月至5月这个时间段上市恰好能填补全国包心大白菜供应的淡季。
目前“这颗白菜”在省内外已累计示范推广24万余亩产值约19.2亿元。种植这种白菜的成本低栽培简单时间短见效快大田栽培时间30至50天左右取得了显着的经济社会效益。
去年5月24日省有关专家在威宁自治县大面积示范的黔白5号田间测产亩商品菜产量达8768.5公斤。按基地批发价每公斤2元计亩产值17537元。
此次牵手彭剑涛博士深切感受到基础研究对应用研究的支撑作用。同时通过合作他得到了平时难以获得的材料为进一步深入研究提供了可能。
延伸阅读
专家告诉你怎么做实验
赵大芹介绍白菜育种要充分利用杂交优势的原理培育出新品白菜品种。
首先用筛选出的材料种子播种育苗后等待它们开花然后通过人工授粉等手段用具有所需特质的同一父本搭配不同母本同一母本搭配不同父本形成不同的组合(种子)再等下一季将组合种植后看看哪个搭配产生的白菜宝宝最大继承“父亲”和“母亲”的优点。这个过程说起来简单但真正筛选出稳定性状的材料需要一年两季、3年左右的时间每季需筛选出两百余份材料配出一百余份杂交种再在其中筛选。
彭剑涛博士的筛选鉴定白菜抗冻生理指标过程耗时很短能有效缩短育种时间。
他在白菜苗期即可鉴定哪些材料具有抗冻生理指标先对幼苗进行冷驯化处理取叶圆片用液氮快速冷冻并用甲醇提取以核糖醇作为内标后再进行衍生化处理最后GC-MS分析和数据处理等步骤来确定材料中的生理指标。这一鉴定方法已申请国家发明专利样品用量少对植株伤害小不影响后期生长和抽薹开花有利于抗冻材料留种或进行杂交育种。同时本发明在苗期开展鉴定工作对土地、人工等要求更低用时较短且不受季节影响适合较大批量抗冻种质资源的筛选。
记者印象
彭剑涛的实验室:“神秘”仪器是博士的宝贝
彭剑涛博士的植物生理实验室并不难找当电梯门在贵州大学南校区新二教4楼打开时眼前的场景和一般教学楼并无二致只是走廊上几个塞满植物幼苗的人工气候箱和一些放置着各种植物的简易木架让原本宽敞的空间有些拥挤。
身形挺拔、声音低缓的彭博士带着记者进入一间大约60平方米的实验室。记者满屋搜寻“高大上”的仪器时他叫来学生打开实验室左侧的一扇小门。
这个房间光线昏暗只有十来个平方米靠墙两排简陋的桌上有十来个神秘的蓝色厚罩子。开灯拉开窗帘炫目的阳光迫不及待涌进来彭博士和学生把那些神秘的罩子一一打开里面果然藏着一些平时不多见的仪器就连显微镜也是很复杂的样子。
虽然没有记者原先设想的大型设备但光是听着彭博士一一介绍这些仪器的名字也是让人醉了:气相色谱-质谱联用仪、LI-6400XT光合测定系统、紫外可见光分光光度计、叶绿素荧光仪、高速离心机……
学文科的记者一看到这些全标着英文、按键复杂的仪器立刻条件反射般保持一定距离免得靠太近头晕。抬眼看彭博士正摆弄一台显微镜动作轻柔就像在爱抚珍贵的宝贝眼神里满满的全是爱。
采访结束时已近中午走出密室、穿过整齐有序的实验室站在电梯门口回望不时有学生穿梭的实验室对这些身处简陋环境下却不改初心的科研人员油然生出敬佩之情。
赵大芹的实验田:菜花怒放授粉得抢时间
正午时分憋了几天的太阳任性地向世人展示它的光芒。记者匆忙赶到省农科院园艺所临时办公板房得知赵大芹已快速吃完午饭返回实验田了。实验田离临时板房还有2公里崎岖的乡间小路她每天要来回走上四趟。
记者追到实验田气喘吁吁撩开授粉大棚的纱帘赵大芹正和几个工人站在一片耀眼黄色的菜花中间。她们每人手里都拿着一把镊子熟练、轻柔地拨弄着菜花的花蕊。
记者说明来意一位年纪稍长的工人拉开大嗓门:“记者你好好写写我们赵老师你看她一个专家成天和我们一起在地里辛苦和我们农民一样早出晚归的不容易哦!”
个子瘦小、有些腼腆的赵大芹本就埋着的头这下埋得更低了“要抢时间啊得赶在这个月花期结束前完成授粉的工作不然这一季又白费了。”工人们都坐在凳子上授粉赵大芹却是经常站着因为她不时要看看工人们是否完全按照她的要求这可马虎不得。
大棚里有的花开得正艳有的花苞还裹得紧实“每天都有开花的植株这时要为它们进行自交授粉才能得到我需要的材料。”赵大芹边说边手里也没耽误用镊子先拨开花球中心未打开的花蕾顶端取下花朵中间最高的那根柱头用它的花粉抹在拨开的花蕾顶端。
记者不明白赵大芹为何争分夺秒地守在大棚里“抽薹晚就意味着开花晚一遇高温结实率就低所以现在我们要解决耐抽薹和制种的矛盾。”她轻描淡写的一句话让人深深感佩农业科技工作者的耐心与执着。 （杨春凌）
