新疆天山野果林保護項目實施初見成效

發布時間:2018-11-12 10:20   來源:人民網-人民日報  

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  現今人們吃的很多栽培蘋果都是新疆野蘋果的后代,包括黃元帥、紅富士等

  項目組正在開展野生果樹抗寒資源的研究,對于提高栽培蘋果抵御倒春寒、保住產量會發揮非常重要的作用

  一直以來,人們知道新疆的瓜果美味香甜,卻少有人知道那里的天山野果林。

  為了保護天山野果林,2016年科技部啟動了“天山野果林退化生態系統保育與健康調控關鍵技術”項目(以下簡稱天山野果林保護項目),為期5年,由國內十余家科研單位聯合攻關。日前,經過科研人員近3年的努力,項目在生態退化、病蟲害以及人工恢復等研究方面取得了重大進展,并發現了多個基因種質資源。

  天山野果林是世界多種果樹的起源地之一

  天山野果林跨越哈薩克斯坦、吉爾吉斯斯坦和我國新疆,綿延500余公里,總面積約36萬畝。其中,我國境內的天山野果林占世界野果林總面積的近40%。

  天山野果林分布有野蘋果、野核桃、野杏等野生果木資源60余種,是世界多種果樹的起源地之一,也是研究世界溫帶果樹遺傳多樣性和基因進化的重要種質基因庫。其中,野蘋果是最主要的建群種,有84種類型,是世界罕見的蘋果天然基因寶庫。

  “新疆野蘋果是世界栽培蘋果的祖先。”中科院新疆生態與地理研究所副所長、天山野果林保護項目負責人張元明說,“2010年,意大利學者在《自然·遺傳學》雜志發文稱,從分子遺傳層面已經證明,現今人們吃的很多栽培蘋果都是新疆野蘋果的后代,包括黃元帥、紅富士等。”

  張元明介紹,在新生代第四紀冰期來臨之時,天山山脈的谷地和盆地成為中生代野果樹的最后“避難所”,為地球保留了珍稀的野果林群落。“這樣算來,天山野果林已有上百萬年的歷史了。”

  近幾十年來,由于林下過度放牧和農田開墾、病蟲害暴發、氣候干旱等綜合因素影響,天山野果林分布區域面積也在逐步萎縮。

  天山野果林原本分布區域很廣,從伊犁河谷到整個西天山都有野生果樹分布。

  據調查,果樹成片、大量衰敗和死亡的現象主要發生在新疆伊犁地區新源縣。來自伊犁地區林業部門的統計顯示,至2015年新源縣野果林因病害枯死率高達80%。

  野果林危在旦夕,拯救和保護迫在眉睫。

  野果林對現代經濟果木的品質改良、優良品種的篩選及分子遺傳育種都具有重要意義

  野果林的各類野果其實和現在市場上售賣的水果相去甚遠,不但個頭小、模樣丑,口感也極其酸澀難咽。

  但可別小瞧這些其貌不揚的野果,它們可是價值不菲!這些野果不僅是珍貴的戰略生物資源,也是重要的天然基因庫,對現代經濟果木的品質改良、優良品種的篩選及分子遺傳育種都具有重要意義。

  以新疆野蘋果為例,新疆野蘋果是新生代第三紀古亞熱帶大葉樹種闊葉林的孑遺植物,其最大程度保留了蘋果的原始基因,并在長期進化過程中,積累了豐富的遺傳變異,形成了果實大小、成熟期、品質、風味、抗逆性、抗病性等不同的種下類型近百種。

  項目組專家認為,目前國際蘋果市場品種單一,其適應性、抗逆性和口感風味等遺傳基礎極其狹窄。未來蘋果的遺傳改良離不開豐富的新疆野蘋果基因資源。人工選育栽培后的蘋果品種經過多年種植,其基因也會慢慢退化。比如,紅富士不再像以前那樣紅,黃元帥的顏色也變淡。這時要想繼續改善這些品種的品質,就需要從野蘋果中找到決定這些性狀的基因,重新培育。

  正在萎縮的天山野果林就是后備的基因庫,拯救和保護好它意義重大。

  2016年,天山野果林保護項目正式啟動,從國家層面吹響了拯救天山野果林珍貴基因庫的號角。天山野果林保護項目旨在闡明天山野果林資源保育原理,提出退化野果林生態系統重要物種種群復壯關鍵技術,挖掘特殊抗逆遺傳資源,創制農業新種質,為中國野生果樹資源持續利用提供科學支撐。

  通過充分保護、挖掘野蘋果基因資源,參與本項目研究的山東農業大學陳學森教授近年來培育出新品種——紅肉蘋果。這種新蘋果類黃酮含量非常高,對心血管等疾病具有很好的食療作用。

  退化野果林呈恢復態勢,同時還進行了野蘋果遺傳資源挖掘與種質創新

  天山野果林保護項目啟動后,項目組對野果林做了深入考察與研究,提出了“物理措施 生物措施”的退化野果林生態恢復技術模式。

  研究人員首先建立了長期觀測樣地,闡明了新疆野蘋果種群年齡和遺傳結構特征,為野果林退化生態過程研究提供背景數據。

  項目組研究發現,中亞區域野生蘋果種群密度存在顯著的差異,均以中齡個體為優勢,沒有出現老齡化現象,但幼苗缺乏且更新存在嚴重障礙。此外,研究表明,種群中中幼齡個體死亡率高發,且與蘋小吉丁蟲的侵染率格局高度一致。

  近年來,隨著外來物種蘋小吉丁蟲害大面積集中暴發,受害最大的就是野蘋果。為此,項目組展開研究,利用基因構建了蘋小吉丁蟲系統發生樹,繪制了其可能的入侵及擴散路徑。他們還探明了蘋小吉丁蟲在野蘋果植株不同部位、枝條的選擇性分布規律,解析了蘋小吉丁蟲的生活史特征,提出每年7月5日—7月25日為成蟲防治的關鍵窗口期。并且,查清了野蘋果病害病原菌多樣性,從病害樣品分離出了33種真菌,篩選了2個主要致病菌的防治農藥。

  針對這些導致野果林退化的病灶,項目組建立了幼苗保育封育圍欄,完成封山禁牧圍欄2萬畝;采用伐樁、低位修枝和高位修枝技術,激發大量果樹主干萌條和根蘗苗產生,退化種群得到一定程度的恢復。同時,直接焚燒受危害的枯枝,以免病蟲害擴散。

  此外,采用人工繁育技術,包括種子的干藏技術和種子的催芽方法,還建成了50畝的苗圃基地,可提供新疆野蘋果幼苗100萬株等,極大地提高了幼苗存活率。

  在進行生態修復的同時,研究團隊還進行野蘋果遺傳資源挖掘與種質創新,發現了多個重要的基因資源。

  項目組正在開展野生果樹抗寒資源的研究,對于提高栽培蘋果抵御倒春寒、保住產量會發揮非常重要的作用。項目組專家還找到了能夠提高類黃酮含量的基因,以增加其營養保健價值。

  目前,項目組已完成示范面積3000畝,退化野果林呈恢復態勢,效果評價與相關生理指標檢測正在進行中。同時,野蘋果優異基因資源挖掘與種質創新也在持續進行。

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