國家現代農業(梨)產業技術體系首席科學家張紹鈴深耕“梨園”40年,主持建成國家梨產業技術研發中心、國家梨改良中心南京分中心等科研平臺,率先破解梨樹自花授粉不結實問題,領銜完成國際首個梨全基因組圖譜和蛋白組全景圖譜,以第一完成人獲得國家科技進步獎二等獎2項。
為梨繪制“族譜”
一般來說,果樹從發芽、出苗到結果,往往需要3年到5年甚至更長時間,運氣好的話,育出一個新品種少說也要十幾年,有的學者甚至一輩子只能培育一個新品種。
“如果能破解梨的遺傳圖譜,挖掘調控重要性狀的功能基因,通過分子標記進行苗期篩選,就能大幅提高育種效率。”張紹鈴說。2010年,他牽頭組織由中國、美國、日本等國科學家組成的國際梨基因組研究組(以下簡稱研究組),推動基因組測序工作實施。
不過,由于梨的基因組雜合度非常高,這導致梨種群的基因和遺傳關系研究困難重重。直到兩年后,研究組才繪制出世界首個梨全基因組圖譜。
該圖譜注釋了梨的4.2萬個基因,這些基因“記錄”了梨的重要遺傳信息。有了這個圖譜,研究人員不需要等待雜交苗開花結果,大大節省了育種時間和育種用地,提高了育種的效率。
隨后,張紹鈴團隊又收集了來自26個國家的113份代表性梨種質資源,并進行了重測序和群體遺傳研究,將梨的繁衍和變遷歷史一直追溯到了數百萬年前。這項工作就像是為梨“家族”描繪了一個完整又詳細的“族譜”。
“我們為這些梨種質資源建立了‘戶口本’,還精確定位了決定梨花期、果實大小、性狀、色澤、糖酸等重要性狀的基因,為后續研究奠定了基礎。”張紹鈴說。
攻克育種栽培難題
梨屬于典型的配子體型自交不親和果樹,必須配置授粉樹或輔助授粉才能保障產量。這大大增加了梨園管理的難度。
20世紀90年代,張紹鈴解析了梨自花結實與不結實性機理,并建立了規模化鑒定梨自花結實性種質和S基因型的技術體系。
在此基礎上,張紹鈴發明了梨自花結實性種質創新方法,發掘出“明月”“新雪”等自花結實種質10多份,發明創制梨自花結實新種質技術,育成了“寧翠”和“寧酥蜜”等自花結實性新品種。
張紹鈴深知,“良種”需配“良法”,才能發揮出好種子的優勢。
“以往為梨樹人工授粉的用工量大、工期長,所以我們研發了一套梨樹液體授粉技術。”張紹鈴團隊骨干成員、南京農業大學教授吳巨友說,這套技術的成熟、應用頗費了一番周折。
“起初,利用梨樹液體授粉技術噴灑花粉時,花粉容易堵塞碰頭,花粉分布也不均勻。2005年左右,我們團隊開始攻克液體授粉技術的應用難題。”吳巨友回憶道。
此后幾年,張紹鈴團隊逐漸摸清花粉特性,提高花粉液體的滲透壓,在其中加入鈣離子、硼酸等物質,以提高花粉活力,同時改良噴頭結構……
最終,張紹鈴團隊成功解決了花粉活力下降快、花粉分布不均勻等問題,梨園授粉效率比傳統人工點粉提高30倍以上,降低了生產成本。
為了實現梨的輕簡化栽培,張紹鈴團隊還重點針對樹形與整形修剪、花果管理等關鍵生產環節的重要問題開展技術研究與示范應用。
“我國傳統的大冠樹形通常樹體高大,樹體通風透光效果不好,管理起來費力費工。”張紹鈴介紹道,針對這個問題,他帶領團隊研發了“倒個形”和“3+1形”兩種輕簡化高光效樹形。這一創新不僅降低了樹冠高度、提升了樹體的通風透光性,還減少了種植用工。
始終面向產業一線
40多年來,張紹鈴深入開展梨產業調研和技術服務,累計開展技術培訓及現場指導230余場,現場培訓技術人員和梨農超過2萬人次。
“農業技術推廣不是講講就行,而是要帶著農民干、做給農民看。張老師常到田間地頭給農民做技術示范,再指導他們實操。”南京農業大學教授陶書田說。
為了推廣先進農業技術,張紹鈴拍攝了8個涉及果園管理關鍵技術的視頻,相關視頻的點擊量超11萬次。其中,《梨樹液體授粉技術》2022年被全國農技推廣服務中心評為優秀短視頻。
除此之外,張紹鈴在河南寧陵、湖北枝江、江蘇睢寧等全國多個梨產區指導建立高水平梨標準化生產示范園11個,在江蘇睢寧、濱海、豐縣等主要梨產區建立梨產業研究院2個、企業研究生工作站2個、梨科技小院1個和梨文化博物館1個。
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