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科研人员经过近三年努力,使退化野果林呈恢复态势

新疆天山野果林保护项目实施初见成效

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吴月辉

2018-11-1708:08  来源:人民网-人民日报
 

核心阅读

现今人们吃的很多栽培苹果都是新疆野苹果的后代,包括黄元帅、红富士等 

项目组正在开展野生果树抗寒资源的研究,对于提高栽培苹果抵御倒春寒、保住产量会发挥非常重要的作用

一直以来,人们知道新疆的瓜果美味香甜,却少有人知道那里的天山野果林。

为了保护天山野果林,2016年科技部启动了“天山野果林退化生态系统保育与健康调控关键技术”项目(以下简称天山野果林保护项目),为期5年,由国内十余家科研单位联合攻关。日前,经过科研人员近3年的努力,项目在生态退化、病虫害以及人工恢复等研究方面取得了重大进展,并发现了多个基因种质资源。

天山野果林是世界多种果树的起源地之一

天山野果林跨越哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦和我国新疆,绵延500余公里,总面积约36万亩。其中,我国境内的天山野果林占世界野果林总面积的近40%。

天山野果林分布有野苹果、野核桃、野杏等野生果木资源60余种,是世界多种果树的起源地之一,也是研究世界温带果树遗传多样性和基因进化的重要种质基因库。其中,野苹果是最主要的建群种,有84种类型,是世界罕见的苹果天然基因宝库。

“新疆野苹果是世界栽培苹果的祖先。”中科院新疆生态与地理研究所副所长、天山野果林保护项目负责人张元明说,“2010年,意大利学者在《自然·遗传学》杂志发文称,从分子遗传层面已经证明,现今人们吃的很多栽培苹果都是新疆野苹果的后代,包括黄元帅、红富士等。”

张元明介绍,在新生代第四纪冰期来临之时,天山山脉的谷地和盆地成为中生代野果树的最后“避难所”,为地球保留了珍稀的野果林群落。“这样算来,天山野果林已有上百万年的历史了。”

近几十年来,由于林下过度放牧和农田开垦、病虫害暴发、气候干旱等综合因素影响,天山野果林分布区域面积也在逐步萎缩。

天山野果林原本分布区域很广,从伊犁河谷到整个西天山都有野生果树分布。

据调查,果树成片、大量衰败和死亡的现象主要发生在新疆伊犁地区新源县。来自伊犁地区林业部门的统计显示,至2015年新源县野果林因病害枯死率高达80%。

野果林危在旦夕,拯救和保护迫在眉睫。

野果林对现代经济果木的品质改良、优良品种的筛选及分子遗传育种都具有重要意义

野果林的各类野果其实和现在市场上售卖的水果相去甚远,不但个头小、模样丑,口感也极其酸涩难咽。

但可别小瞧这些其貌不扬的野果,它们可是价值不菲!这些野果不仅是珍贵的战略生物资源,也是重要的天然基因库,对现代经济果木的品质改良、优良品种的筛选及分子遗传育种都具有重要意义。

以新疆野苹果为例,新疆野苹果是新生代第三纪古亚热带大叶树种阔叶林的孑遗植物,其最大程度保留了苹果的原始基因,并在长期进化过程中,积累了丰富的遗传变异,形成了果实大小、成熟期、品质、风味、抗逆性、抗病性等不同的种下类型近百种。

项目组专家认为,目前国际苹果市场品种单一,其适应性、抗逆性和口感风味等遗传基础极其狭窄。未来苹果的遗传改良离不开丰富的新疆野苹果基因资源。人工选育栽培后的苹果品种经过多年种植,其基因也会慢慢退化。比如,红富士不再像以前那样红,黄元帅的颜色也变淡。这时要想继续改善这些品种的品质,就需要从野苹果中找到决定这些性状的基因,重新培育。

正在萎缩的天山野果林就是后备的基因库,拯救和保护好它意义重大。

2016年,天山野果林保护项目正式启动,从国家层面吹响了拯救天山野果林珍贵基因库的号角。天山野果林保护项目旨在阐明天山野果林资源保育原理,提出退化野果林生态系统重要物种种群复壮关键技术,挖掘特殊抗逆遗传资源,创制农业新种质,为中国野生果树资源持续利用提供科学支撑。

通过充分保护、挖掘野苹果基因资源,参与本项目研究的山东农业大学陈学森教授近年来培育出新品种——红肉苹果。这种新苹果类黄酮含量非常高,对心血管等疾病具有很好的食疗作用。

退化野果林呈恢复态势,同时还进行了野苹果遗传资源挖掘与种质创新

天山野果林保护项目启动后,项目组对野果林做了深入考察与研究,提出了“物理措施+生物措施”的退化野果林生态恢复技术模式。

研究人员首先建立了长期观测样地,阐明了新疆野苹果种群年龄和遗传结构特征,为野果林退化生态过程研究提供背景数据。

项目组研究发现,中亚区域野生苹果种群密度存在显著的差异,均以中龄个体为优势,没有出现老龄化现象,但幼苗缺乏且更新存在严重障碍。此外,研究表明,种群中中幼龄个体死亡率高发,且与苹小吉丁虫的侵染率格局高度一致。

近年来,随着外来物种苹小吉丁虫害大面积集中暴发,受害最大的就是野苹果。为此,项目组展开研究,利用基因构建了苹小吉丁虫系统发生树,绘制了其可能的入侵及扩散路径。他们还探明了苹小吉丁虫在野苹果植株不同部位、枝条的选择性分布规律,解析了苹小吉丁虫的生活史特征,提出每年7月5日—7月25日为成虫防治的关键窗口期。并且,查清了野苹果病害病原菌多样性,从病害样品分离出了33种真菌,筛选了2个主要致病菌的防治农药。

针对这些导致野果林退化的病灶,项目组建立了幼苗保育封育围栏,完成封山禁牧围栏2万亩;采用伐桩、低位修枝和高位修枝技术,激发大量果树主干萌条和根蘖苗产生,退化种群得到一定程度的恢复。同时,直接焚烧受危害的枯枝,以免病虫害扩散。

此外,采用人工繁育技术,包括种子的干藏技术和种子的催芽方法,还建成了50亩的苗圃基地,可提供新疆野苹果幼苗100万株等,极大地提高了幼苗存活率。

在进行生态修复的同时,研究团队还进行野苹果遗传资源挖掘与种质创新,发现了多个重要的基因资源。

项目组正在开展野生果树抗寒资源的研究,对于提高栽培苹果抵御倒春寒、保住产量会发挥非常重要的作用。项目组专家还找到了能够提高类黄酮含量的基因,以增加其营养保健价值。

目前,项目组已完成示范面积3000亩,退化野果林呈恢复态势,效果评价与相关生理指标检测正在进行中。同时,野苹果优异基因资源挖掘与种质创新也在持续进行。

 

(责编:蒋琪、张桂贵)

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