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梨花胜雪神州芬芳

2013-12-12 来源:人员机构 作者: 图片:

    11月28日,国家梨产业技术体系产业技术研发中心正式揭牌。国家梨产业技术体系产业技术研发中心依托南京农业大学梨工程技术研究中心建设,张绍铃教授任国家梨产业技术体系首席科学家。此举标志着我校成为全国梨科研领域的排头兵。

    初探梨工程技术研究中心

    南京农业大学梨工程技术研究中心成立于2006年。目前该中心的主要研发团队中共有教授3人,副教授1人,讲师2人,助教2人,75%具有博士学位。其中,获国务院特殊津贴1人,入选教育部“新世纪优秀人才”1人,江苏省“333工程”人才工程培养对象2人(第一层次1人),江苏省“六大”高峰人才计划1人,江苏省“青蓝工程”优秀创新团队学术带头人1人,江苏省优秀科技工作者1人,“江苏省教科系统五一巾帼标兵”1人,南京市“领军型科技创业人才”1人……经过几年的发展壮大,该中心已逐渐形成了一支富有创新能力和发展潜力的中青年科研团队。2013年10月,该中心研究团队以其扎实的工作基础和显著业绩在中国园艺学会第二届“华耐园艺科技奖”的评选中脱颖而出,荣获团队奖。

    作为我校唯一一个国家现代农业产业技术研发中心,自2008年底国家梨产业技术体系建设运行以来,该中心组织、带领来自全国各科研院所的42位梨产业专家,以解决梨产业链中各环节的关键、重大及共性问题为目标,从梨育种、栽培、病虫、保鲜、加工和产业经济等重要产业环节开展了全方位、系统性技术研发和试验示范。在江苏、新疆、云南、四川、湖北、福建、河南、陕西等19个省、市和地区共建设梨新品种、新技术示范基地207个,示范面积达6.6万余亩,辐射面积500万亩以上,推广新品种10余个,实用新技术20多项。在江苏、河北、山西、陕西、安徽、河南、四川、湖北等主产区通过高接换种、树形改造、引进栽培管理新技术等方法改造老劣梨园面积达50余万亩,提高梨园经济效益达8-10亿元。

    近年来,该中心先后承担了国家自然科学基金(重点项目、面上项目、青年基金)、国家现代农业(梨)产业技术体系、公益性行业(农业)科研专项、科技部科技成果转化项目、国家“863”、农业部“948”、教育部科技重点项目、高校博士学科点专项科研基金、江苏省自然科学基金、科技支撑、农业科技自主创新及“六大人才高峰”等项目60多项,在《Genome Research》《Plant Journal》《Journal of cell science》《Plant Physiology》《New Phytologist》等国际权威期刊上发表SCI论文近百篇,其中影响因子5.0以上的SCI论文10篇(含国际梨研究领域唯一1篇影响因子10.0以上的论文),占国际同类高水平研究论文的一半以上;累计申请专利56项,其中获得授权国家发明专利31项,实用新型专利2项,总数在同领域位居榜首;制定农业行业和地方标准20多项,出版著作10余部;科研成果获得国家及省部级奖励共13项,受到国内外相关专家的广泛关注和认可。

    如何将这看似简单的梨子做出大学问?带着疑问,笔者走进了梨工程技术研究中心。张绍铃透露了自己的“秘诀”:“产业需求是科研选题的最好来源,科研人员只要真正深入生产一线,就会在生产中发现很多有价值的特异资源、有意思的现象和规律,找到新的研究课题!”

    让“公梨”变“母梨”

    说到这里,张绍铃向笔者讲述了一段往事。大约在六七年前,张绍铃前往新疆库尔勒香梨产区为果农讲课,当地一名香梨生产企业的老总向他诉苦,“库尔勒香梨”有“公梨”“母梨”之分,萼片脱落的“母梨”外观漂亮、风味好,售价高;而萼片宿存的“公梨”不仅形状不整齐,且果实内石细胞含量多、含糖量较低、风味淡;此外,由于果顶部萼片宿存也为病虫害的栖生提供了更加有利的场所。在库尔勒香梨中“公梨”比例高,严重影响了种植户和经营者的经济效益。

    张绍铃对库尔勒香梨宿萼果现象产生了浓厚的兴趣,回来后经过进一步调研,发现这种现象在我国许多优良的梨品种中都普遍存在,如莱阳茌梨、砀山酥梨等,在生产上,通常采用人工剪萼的方法来解决梨果萼片宿存的问题,这种方法虽然是降低“公梨”率的好办法,但是田间操作太过费工耗时,难以适应大规模的集约化生产,且剪萼后的果实顶部仍然常会留下一小块疤迹,在一定程度上影响果实外观品质。通过对梨工程技术研究中心试验园中种植的及全国各主要梨产区近400个梨品种的脱萼果和宿萼果的生长情况进行观察,在初步摸清了不同品种脱萼果发生规律的基础上,张绍铃带领梨工程技术研究中心的科研人员对梨果实萼片发育及调控机制开展了深入研究,并成功研发出一种安全、高效的梨果实脱萼剂配方及简便的配套技术。2009年,张绍铃将这项技术带到了库尔勒,在当地试验示范后能使脱萼果(“母梨”)的比例达到98%以上,同时通过与杀菌剂等的混合使用,达到了省工高效的生产目标。通过库尔勒市香梨研究中心的推广,为当地的梨农和香梨生产企业创造了巨大的经济效益。该项研究成果于2012年获得国家发明专利授权(专利号:ZL201010522173.1),目前已在新疆、山西、甘肃、山东、河南等地区推广应用达60多万亩。

    神奇的“液体授粉”

    “一林轻素媚春光,透骨浓熏百和香”,梨花之美深入人心,却少有人知道梨是典型的自花授粉不结实性果树,即同一品种的梨树只能开花,不能互相授粉结实。因此在生产上需要合理配置授粉树或进行人工辅助授粉。但人工授粉费时费工,授粉过程中易疏漏、易碰掉花朵,并且效率低下,很难在3-5天有效授粉期内实现大面积梨园的授粉;同时也常因授粉树配置不当,花期不良,气象条件影响,昆虫传粉或人工授粉不及时等原因造成减产。

    针对这一产业问题,该中心围绕梨授粉生物学研究,开展了一系列的实验研究和田间试验,在不断摸索和改进后,提出了1套有效的梨树液体授粉技术(专利号:ZL201110234023.5),这项技术比常规的人工点授效率约可提高36倍;同时,该技术还解决了常规果树液体授粉中花粉不能均匀溶于水、花粉溶胀死亡、花粉容易粘附容器壁、花粉堵塞喷头以及喷粉不均造成授粉效果差等问题。2011-2012年,这项梨树液体授粉新技术在新疆库尔勒及甘肃兰州的示范基地取得了良好的试验示范效果,田间授粉时间从人工点授用时量18小时/亩降低到0.5小时/亩;花粉用量也比鸡毛棒、固体喷粉等传统授粉方法节约花粉用量1/2~2/3;极大地提高了工作效率、降低了成本,并且坐果率和果实生长情况都完全达到生产要求。

    梨产业中孕育的“大学问”

    在过去多数人的观点中,从事产业研究和服务,只能是搞点生产小实验,另外做做培训和讲座,从事实验室科学研究的人,才能够挖得深入、做出大文章,才能算得上“科学家”。甚至有人质疑,大学教授来做产业,是不是会耽误科研?张绍铃告诉笔者,通过国家梨产业技术体系6年的建设,体系中42名专家不仅在解决产业问题上有了很多技术创新,同时,在不断深入研究的基础上,其基础性研究的领域也在不断拓展,知识创新能力都得到了提升。如今,在南京农业大学梨工程技术研究中心,产业问题研究催生出科技创新,科技创新又促进产业发展的例子比比皆是。如该中心在开展梨授粉生物学研究的基础上,基于对梨自花授粉不结实性的深入研究,率先提出了梨花柱不亲和性基因(S基因)产物抑制自花花粉管生长的理论;并通过细胞生物学研究手段,进一步解析了花粉与雌蕊识别过程自交不亲和性反应机制,首次明确了梨自交不亲和性反应中细胞程序性死亡的现象。同时,在不同梨品种资源的自交不亲和性基因型鉴定、梨自交不亲和性发生机理以及自交亲和性品种突变机制等方面开展了大量创新性研究。首次创立了规模化鉴定梨自花结实性种质和S基因型的技术体系,发明了自花结实性种质创新方法,并创制了一系列自花结实性梨新种质和新品种。相关研究成果发表在《The Plant Journal》(IF:6.95)、《New Phytologist》(IF:6.645)、《Journal of cell science》(IF:6.111)等有国际影响力的期刊上。这些基础理论的研究很好地解决了产业问题,创制出了世界上一半以上的自交亲和性梨品种,实现了生产实践及基础科研上的有机结合和创新,该中心的科研成果“梨自花结实性种质创新与应用”于2011年获得了我国梨研究领域首个国家科技进步二等奖,同时所培养的博士研究生的学位论文获评为2012年“全国优秀博士学位论文”。

    此外,2012年5月,由该中心牵头,中、美、日等国7家科研单位组成的国际梨基因组合作组织,率先完成了世界首个梨精细基因组图谱绘制工作,解析了梨的遗传密码,建立了基因组指导下的分子育种平台,为世界梨研究领域开启了辉煌的新篇章。相关研究成果发表在国际基因组学研究的权威刊物《Genome Research》(影响因子14.397)上,刷新了目前国际梨研究领域学术论文最高影响因子的记录,也奠定了我国在国际梨基因组学研究的前沿地位。这项重大科研突破受到了国内外学者和新闻媒体的广泛关注,被国内外100多家媒体宣传报道和转载,并被美国杂志《The Scientist》推荐为2012年6月最值得关注的基因组学研究。

    结 语

    梨花洁白无瑕、朴素无华,如雪一般晶莹,美而不娇,秀而不媚,似玉一般纯洁,南京农业大学梨工程技术研究中心的科研人员们也正如这梨花一般,在各自的岗位上默默奉献,悄然绽放,孕育出累累硕果。离开梨工程技术研究中心的时候,笔者再次被门口“推梨厚生、求实致远”这隽秀醒目的八个大字所吸引,忍不住询问其含义,张绍铃说:“这是我们梨体系的体系文化,也是我们研发中心每一个人的座右铭。这时刻提醒着我们不仅要在科研中不断地求实创新,还要及时将新科研成果与广大生产者分享,服务于产业发展,在这里,这种精神将会一直延伸、发展、传承下去!”

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校对:

编辑:陈洁 丁晓蕾

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