入夏以來,走在北京街頭,你會(huì)發(fā)現(xiàn)街上多了很多草坪,哪怕是隔離帶中,也都生長(zhǎng)著一簇簇綠油油的小草。草坪綠化給北京的夏天增添了幾分生氣。
說到草坪草,不得不提野牛草。它在20世紀(jì)80年代前,一度成為北京建植草坪的“當(dāng)家草種”,可以說為首都綠化立下了汗馬功勞。如今,它在科研人員的手里日益強(qiáng)大,小小草蘊(yùn)含大能量。
中國林科院生態(tài)保護(hù)與修復(fù)研究所、國家林草局草原研究中心錢永強(qiáng)從事野牛草研究20年,在他心里野牛草就像是他的孩子。從種質(zhì)資源創(chuàng)新、新品種培育、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)到產(chǎn)業(yè)化開發(fā),他的研究涉及方方面面,每一棵小草他都無微不至、細(xì)心呵護(hù)。
近年來,我國草種業(yè)仍然面臨著依賴進(jìn)口草種,國產(chǎn)草種短缺的問題。
“根據(jù)2020年調(diào)查結(jié)果顯示,美國生產(chǎn)禾本科種子約30萬噸、豆科種子約32萬噸。今年已經(jīng)進(jìn)口草種超過10萬噸、2021年8萬噸左右,而我國國產(chǎn)的草種產(chǎn)量?jī)H在3.9萬噸左右。由此可以看出,整個(gè)國內(nèi)產(chǎn)量與實(shí)際需求還存在很大的差距?!卞X永強(qiáng)說。
因此,國產(chǎn)草種的研究尤為重要。“野牛草是中國引進(jìn)最早的草種,從20世紀(jì)40年代引進(jìn)國內(nèi)至今已經(jīng)有近80年,已成為名副其實(shí)的本土草種。在實(shí)際應(yīng)用過程中,野牛草沒有形成入侵或生物性的災(zāi)害,是一個(gè)非常安全的草種?!卞X永強(qiáng)說。
野牛草真的可以稱得上是寶藏草。它在應(yīng)用方面涉及場(chǎng)景非常多,包括一些退化人工草地、礦區(qū)、流域和路域邊坡、機(jī)場(chǎng)綠地以及草坪。尤其是在草坪方面,普通冷季型草坪草普遍存在耗水量大、易感病蟲害、養(yǎng)護(hù)成本高等問題,而野牛草完全不存在上述問題,在北方260毫米降水及以上條件下,幾乎是雨養(yǎng)型草,養(yǎng)護(hù)成本極低。遺憾的是,目前野牛草種子幾乎完全依賴進(jìn)口,且價(jià)格極高。
針對(duì)目前的種子需求問題,錢永強(qiáng)團(tuán)隊(duì)以體系化的形式進(jìn)行了繁殖育種和制種研究。其中包括種質(zhì)資源的挖掘、核心種質(zhì)庫的構(gòu)建、種子產(chǎn)量和品質(zhì)形成的調(diào)控生物學(xué)基礎(chǔ)、多元雜交育種、高產(chǎn)制種等研究。同時(shí),還在種子生產(chǎn)、收獲、加工以及休眠方面做了一些研究。
錢永強(qiáng)介紹說,我們的野牛草材料最早是來源于美國大草原,總共搜集到2631份種質(zhì)資源,隨著多年的雜交選育,得到性狀比較優(yōu)異的種質(zhì)已超過萬份。除此之外,我們?cè)谌珖惭a(bǔ)建了22個(gè)測(cè)試點(diǎn),在每個(gè)測(cè)試點(diǎn)通過篩選得到一些優(yōu)良的核心種質(zhì)材料,包括耐陰、耐鹽等不同性狀的材料。野牛草本身還是一個(gè)最古老的禾本科草種,距今700多萬年,其倍性也比較復(fù)雜,從二倍體、四倍體到六倍體等都有,它的葉長(zhǎng)葉寬變異也比較大,從8厘米一直到近20厘米,節(jié)間長(zhǎng)度從不到3厘米到16厘米,所以野牛草對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性、抗逆環(huán)境適應(yīng)性非常強(qiáng),可應(yīng)用的場(chǎng)景也非常多。
為了繁育出更適合我國氣候的草種,錢永強(qiáng)團(tuán)隊(duì)嘔心瀝血。收獲終將不負(fù)汗水,經(jīng)過20多年的研究,他們儲(chǔ)備的草品種(系)已經(jīng)達(dá)到40多個(gè),部分品系已在多個(gè)場(chǎng)景不同立地條件應(yīng)用。
錢永強(qiáng)說:“我們通過分子標(biāo)記對(duì)野牛草遺傳多樣性進(jìn)行了系統(tǒng)性分析,也分析了染色體倍性與環(huán)境的相關(guān)性,可以看出倍性確實(shí)與環(huán)境有較強(qiáng)的相關(guān)性。這為后期親本選配和選育突破性新品種奠定了重要基礎(chǔ)?!?/p>
雜交最大的問題就是消耗時(shí)間。從育種周期上搶時(shí)間,才能大大提高育種效率。從2020年開始錢永強(qiáng)團(tuán)隊(duì)嘗試研究縮短育種周期的快速育種方法,初步發(fā)現(xiàn)22小時(shí)長(zhǎng)光照條件可顯著縮短營養(yǎng)生長(zhǎng)期并提早開花,目前針對(duì)快速育種的環(huán)境需求,正在試制控制設(shè)備。
“野牛草種子的休眠性特別強(qiáng),自然發(fā)芽率非常低。我們經(jīng)過多年解除休眠研究,目前已經(jīng)解決這個(gè)問題,處理后的野牛草種子發(fā)芽率達(dá)到90%以上。此外,我們通過對(duì)去掉穎殼的種子進(jìn)行丸粒化包衣,顯著提高了播種效率和均勻度,用種量也大大減少,降低了綜合成本?!卞X永強(qiáng)說。
目前,野牛草已經(jīng)有3個(gè)品種通過了國家審定。今年,團(tuán)隊(duì)又申報(bào)了2個(gè)品種。未來,根據(jù)場(chǎng)景用種需求,將定向培育更多適生野牛草新品種。
親本選擇和品種培育需要走出實(shí)驗(yàn)室,在應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)地測(cè)試才更有效。錢永強(qiáng)介紹說,在內(nèi)蒙古試驗(yàn)點(diǎn)200毫米以下降水條件下,團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)包含872份種質(zhì)材料的選擇圃,經(jīng)過幾年跟蹤測(cè)試,實(shí)際存活的仍有172個(gè)種,下一步將進(jìn)一步增加選擇強(qiáng)度,獲得在當(dāng)?shù)貥O端嚴(yán)酷環(huán)境仍存活的高逆性優(yōu)異種質(zhì)材料和親本,為獲得更有價(jià)值親本群體奠定基礎(chǔ)。
野牛草與機(jī)場(chǎng)草坪有著極高的適配度。從安全角度出發(fā),機(jī)場(chǎng)要求草種具備草層低矮、結(jié)實(shí)率低或不結(jié)實(shí)、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),錢永強(qiáng)團(tuán)隊(duì)已育成了植株低矮且不結(jié)實(shí)的品種,完全符合機(jī)場(chǎng)草坪所需。但是這些品種在規(guī)?;a(chǎn)中也存在一些問題,這也給未來指明了研究方向。錢永強(qiáng)表示,對(duì)以收獲種子為主的品種,低損收獲以及種子清選目前仍沒有成型的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,不結(jié)實(shí)的種子如何提高繁殖率以及機(jī)械化快速移栽建植,這些將是未來研究的重點(diǎn)之一。只有全面解決種業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈存在的關(guān)鍵技術(shù)障礙,才能有效推進(jìn)草種業(yè)的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。