立冬剛過,在北方,人們紛紛在購物車里添加起了棉衣,但很少有人知道,在我國,其實75%的棉花品種都會經過南繁的“洗禮”。棉花本身也并非原產于中國,而是漂洋過海的“舶來品”,起源于非洲、澳洲和美洲等地。
雖然并非起源地,但如今,我國的棉花育種已經處于國際一流水平,這和我們擁有大量野生棉種質資源有密切的關聯。
20世紀80年代,中國農業(yè)科學院的專家們就為保存這些國外考察收集和引進的種質資源而四處奔走選址,最終選擇了我國位于北緯18度以南的熱帶地區(qū)——三亞?!皬牧晁奖Mぴ俚綐窎|以南這片區(qū)域,氣候和溫度都與大部分野生棉的原生境接近,是最好的活體保存地?!敝袊r業(yè)科學院棉花研究所研究員、國家野生棉種質資源圃(以下簡稱“資源圃”)常務副主任劉方說。
經過40余年的不斷發(fā)展,目前資源圃已活體保存了棉屬的39個棉種,占全世界可收集野生棉種類的80%以上,基本涵蓋了所有的起源地,成為全球最大、種類最全的野生棉種質資源圃。這些種質資源一部分來自國際合作引進,但大部分還是科學家們走遍全球,前往夏威夷群島、巴西、澳大利亞、加勒帕戈斯群島等地艱苦考察收集而來。
走進資源圃,就仿佛走進了具有熱帶風情的“小花園”,這里的野生棉與日常生活中我們看到的棉花不同,姿態(tài)各異。有的與路邊的高大樹木無異、有的茂盛如灌叢,還有的匍匐在地,錯落有致,每一種都有獨特的編號。
在國家野生棉種質資源圃里,中國農科院棉花研究所劉方研究員正在介紹野生棉搜集、保存和利用的故事。陳楠 攝
而當記者近距離觀察,就能看到像手一樣的三裂棉、三葉草形狀的司篤克氏棉……它們對自然環(huán)境的需求不同,有的喜歡水,有的需要旱。比如旱地棉,適應干旱的環(huán)境,不澆水就可以正常開花結果,水分充足就反而不能結果。因此,資源圃鋪設了滴灌管,根據野生棉的不同特性對它澆水、施肥、打藥,對其進行科學栽培,讓棉花“優(yōu)生優(yōu)育”。
除了野生棉之外,種質圃中還保存著人類馴化的主要品種,談論起這些,劉方如數家珍:“當前一共有四個人工栽培馴化的棉種:草棉、亞洲棉、陸地棉、海島棉。草棉源于南非和津巴布韋,后來在西亞兩河流域被人進一步馴化后向全球擴展;陸地棉主要在墨西哥尤卡坦半島,適應性好、產量高;新疆長絨棉就是海島棉,纖維長,拉力好……現在全世界生產中99%是陸地棉和海島棉?!?/p>
國家野生棉種質資源圃中的野生棉生機勃勃、高低錯落。陳楠 攝
資源圃的重要功能是保存、鑒定和創(chuàng)新利用野生種質資源的優(yōu)異性狀,并將其導入栽培品種中,來改良現有的品種?!氨热缟厦蘅估湫院芎?,對解決新疆棉花生產的倒春寒和秋季極端冷空氣侵襲有著潛在的應用價值。澳洲棉有抗病基因源,對棉花生產上抗黃萎病育種有很好的利用價值。棉花本身抗鹽堿性很好,是改良土壤的好作物?!眲⒎秸f。
在挖掘野生棉種質資源基因寶庫的過程中,科研人員需要不斷攻克各種難題。一方面是要解決部分棉種“水土不服”的問題。有的野生棉在原生境正常開花結果,但到了這里就很難開花結果,需要科研人員通過人工輔助授粉,扦插或嫁接的方式來進行繁殖。另一方面,還要不斷提高資源圃抵御自然災害的能力。2012年臺風來襲,導致一個棉種植株全部死亡,因此資源圃在2015年新建成了一個溫室,并將室外活體種質資源在溫室中復制保存了一套,并內外都設置了可以聯網采集數據的監(jiān)控系統(tǒng),實時監(jiān)測所有材料的生長狀態(tài)。
在國家野生棉種質資源圃的溫室中,中國農科院棉花研究所海南科研中心負責人劉記正在觀察野生棉的生長情況。陳楠 攝
劉方介紹,現在團隊正在準備搭建一個實物共享與信息共享的綜合利用平臺,以后育種家及國內外研究人員可以通過互聯網獲得資源圃野生種質材料的照片、性狀、保存狀態(tài)、獲取方式等詳細信息,使這些野生種質資源得到更充分更廣泛的利用。
中國農科院棉花研究所海南科研中心負責人劉記告訴記者,為了滿足人們的日常需要,育種家關注重點的都是纖維品質和產量性狀的提高,導致抗逆等性狀的丟失,現有棉花品種的遺傳基礎也變得狹窄。
“我們想培育出適宜機械化生產的棉花新品種,平時就圍繞棉花的株高及生育期做一些基礎性研究,再發(fā)掘矮化基因,如果成功的話,可以為農民減負?!眲⒂浾f,已經找到了2個關鍵基因,它們在轉入棉花后,會表現出株高變矮、側枝短、開花提前的性狀,目前正處于實驗室研究階段。