新疆天山野果林保护项目实施初见成效

发布时间:2018-11-12 10:20   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?#38469;?#26032;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?#31185;?#21160;了“天山野果林退化生态系统保育与健康调控关键?#38469;酢?#39033;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?#39318;?#28304;。

  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?#38469;?#30028;野果林总面积的近40%。

  天山野果林分?#21152;?#37326;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?#21462;!?#20013;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?#38469;?#26032;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?#20445;?#22825;山山脉的谷地和盆地成为中生代野果树的最后“避难所?#20445;?#20026;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?#21152;?#37326;生果树分布。

  据调查,果树成片、大量衰败?#36864;?#20129;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?#35745;?#31181;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?#24067;?#20854;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?#35745;?#31181;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?#21364;?#22823;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?#35270;?#24615;、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。?#28909;紓?#32418;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?#38469;酰?#25366;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?#20013;?#21033;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?#30142;?#19982;研究,提出了“物理措施 生物措施”的退化野果林生态恢复?#38469;?#27169;?#20581;?/p>

  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?#21364;?#22312;显著的差异,均以中龄个体为优势,?#25381;?#20986;现?#29421;?#21270;现象,但幼苗缺乏且更新存在?#29616;?#38556;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?#19969;?#20182;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?#38395;?#33647;。

  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?#38469;酰?#28608;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?#20445;?#30452;接焚烧受危害?#30446;?#26525;,以免病虫害扩散。

  此外,采用人工繁育?#38469;酰?#21253;括种子的干藏?#38469;?#21644;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?#20445;?#30740;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?#19968;?#25214;到了能够提高类黄酮含量的基因,?#26685;?#21152;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?#20445;?#37326;苹果优异基因资源挖掘与种质创新也在?#20013;?#36827;?#23567;?/p>

三重魔力闯关