破解“中华果”传统育种困境
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2025-12-26 13:39:18

(来源:科创中国)

枣树传统育种方法依赖自然繁殖过程,周期长、效率低。如今,分子标记辅助选择、基因组学等现代生物技术,以其高效、定向的优势,为枣树育种带来了新的可能性。

  在不少人的冬季养生清单中,枣是补血益气的首选。枣,原产于中国,《诗经》中就有“八月剥枣”的描述。它富含多种功能成分,是现代人果盘里脆甜可口的“维生素C胶囊”。然而,现在这颗千年“中华果”的产业发展,正面临品种单一、育种缓慢、病害侵扰等多重挑战。

  传统枣树育种周期漫长且充满不确定性:枣花极小,人工杂交去雄授粉异常困难;许多优良品种含仁率低,难以获得足够大的子代群体进行筛选。这使得中国枣产业一度陷入“吃老本”的困境——鲜食市场几乎被冬枣独占,制干则依赖灰枣、骏枣,品种结构相对单一,同质化竞争较为严重。

  产业升级的迫切需求,呼唤育种技术的革命。当传统育种遭遇瓶颈,现代生物技术这把“钥匙”,正在试图打开枣树创新育种之“锁”。

  绘制“基因指纹”图谱

  枣树传统育种方法包括杂交育种、选择育种等,是以自然变异为基础,通过基因重组等手段改良生物性状,其核心特征在于依赖自然繁殖过程,通常需经历多代筛选才能获得稳定遗传的优良品种。

  中国林业科学研究院经济林研究所正高级工程师岳华峰对此深有感触:“传统育种的局限性主要体现在其依赖自然变异或基因重组,子代变异频率低且方向不可控,性状改良范围有限。”

  面对枣疯病这一“枣树癌症”,以及成熟期遇雨裂果、贮藏性差等产业痛点,传统育种方法也显得力不从心。

  此外,传统育种更核心的瓶颈在于遗传研究的滞后。“枣树存在自交不亲和的问题,我们不清楚哪两个品种之间能成功‘配对’产生优良后代。”北京林业大学中国枣产业发展研究中心主任、北京林业大学生物科学与技术学院教授庞晓明解释道。这导致其难以配置大规模的亲本组合,优良基因型的配合力规律难以探寻,因此挑选能够培育出优良后代的亲本组合犹如大海捞针。

  如今,分子标记辅助选择、基因组学等现代生物技术,以其高效、定向的优势,为枣树育种带来了新的可能性。

  2015年,庞晓明团队完成了一项里程碑式的工作:编制枣分子标记品种鉴定林业行业标准,并建立了分子标记辅助育种体系。他们用传统磁珠富集法,从2000多个候选位点中,优选出24个稳定的分子标记,为947个枣品种绘制了独特的“基因指纹”图谱。

  “这套体系就像给每个枣品种办了身份证。它可用于辅助亲子关系分析以及品种真实性鉴定。”庞晓明说。在实生子代中,母本是已知的,但父本是谁?通过分子标记分析,就能快速、准确地找到父本,以此推断出哪些亲本组合能产生优良后代,计算配合力等关键遗传参数,从而更科学地指导后续的亲本选配与优良后代的早期筛选。

  与此同时,另一项相对成熟的现代生物技术——倍性育种,也在枣树上“开花结果”。科研人员通过秋水仙素等化学试剂诱导,使枣树的染色体组加倍,如从二倍体变为四倍体,可以直接创造果实变大、生长势增强、抗逆性提高的新种质。河北农业大学刘孟军教授团队已利用倍性育种成功培育出“辰光”“虹光”“日光”等一系列四倍体枣新品种。

  培育优良性状品种

  “现代生物技术并非要完全取代传统育种技术,而是作为强大的辅助工具和加速器,让优良基因的发现与组合更加高效。”庞晓明解释道。近年来涌现出的一批有代表性的新品种,正是传统的自然选优与现代生物技术结合的成功典范。

  “京沧1号”通过国家林业和草原局林木良种审定,在陕西、山西、新疆等地推广数万亩。它外观扁圆似蟠桃,口感酸甜平衡,管理省力,嫁接当年即可投产,在山西、河北、山东等地甚至可实现一年两熟。

  这个优良品种源自河北沧县国家枣树良种基地一棵冬枣树的实生苗。在传统育种中,它会被记录为“冬枣的实生优株”,但其优良性状从何而来?是基因突变,还是杂交产物?其父本是谁?这些谜团曾一度无法解答。

  庞晓明团队利用建立的SSR分子标记体系和基因组重测序技术,对“京沧1号”进行了基因溯源。“分析结果显示,它的父本是‘晋矮4号’。”庞晓明说,“京沧1号”因此成为我国第一个谱系较为清晰的国家审定枣树良种。

  在新疆塔克拉玛干沙漠南缘,“中枣1号”正展现出强大的生命力。岳华峰团队从灰枣群体中实生选育,经过多点区试,并结合SSR、SNP等分子标记技术和全基因组重测序技术鉴定出与目标性状(高产和抗病性)紧密连锁的QTL位点,最终确定了它是个“早实、免环割”的独特品种。

  枣树中,尤其是灰枣品种,自然坐果能力差。为了丰产,枣农每年必须进行开甲(环剥主干或主枝)并喷施坐果剂,这不仅成本高,长期采用这种方式还会导致树势衰退。“种植‘中枣1号’,不需要开甲,也不需要喷坐果剂,每亩能节约成本200元到300元。”岳华峰说。另外,它花量大、花期长,能有效抵御南疆盛花期风沙的影响,实现稳产。

  此外,庞晓明团队还通过沧县国家枣树良种基地种质库,筛选300多个种质,找到了再生能力最强的品种“京枣39”,获得T2T高质量基因组,建立了高效的转基因体系,从而为枣功能基因研究搭建更广阔的平台。同时,团队还进行了枣多个性状的精准鉴定,包括果实大小、质地、裂果特性、枣疯病抗性等,挖掘出多个性状相关基因,这些基因将在未来基因编辑中发挥作用。

  迈向智能设计阶段

  尽管已有成功案例,但枣树育种的产业化之路仍面临挑战。现代生物技术培育的新品种,从实验室走向广阔田野,不仅需要自身过硬,还需跨越认知、种植管理习惯和产业链衔接的沟壑。

  庞晓明指出了产业链下游的问题:“我们通过长期的工作,选育出一些有特点的品种,比如不同酸甜度的、特殊风味的,但很难到达消费者手中。”收购商和销售渠道的偏好形成了强大的市场筛选机制,使得品种多元化举步维艰。“消费者有时想吃点不一样的枣,但买不到。”

  此外,枣产业还面临产能相对过剩与精深加工不足的矛盾。岳华峰设想,如果能突破加工技术,生产出优质耐贮的枣粉、天然枣糖等高附加值产品,让枣更便捷地融入现代饮食,或许能打开新的增长空间。

  展望未来,枣树生物育种将向更深、更广、更智能的方向迈进。

  岳华峰认为,未来“生物技术+信息技术”的深度融合将促使枣树育种进入“智能设计”新阶段。“这个阶段的核心是依托多组学大数据和人工智能,构建‘基因型—表型—环境’的互作模型,实现优良品种的数字化模拟与虚拟筛选。科研人员再通过基因编辑等工具精准构建,结合物联网实现全链条智能管控,从而彻底变革传统育种模式,实现可预测、高效率、定制化的育种目标。”岳华峰说。

  这意味着,育种目标也将更加多元化:除了高产优质,抗气候变化、富含特定功能成分(如黄酮、维生素C和γ-氨基丁酸等)的保健型新品种等,也将成为关注重点。

  现代生物技术正为古老的枣产业注入新的活力。当更多“分子”钥匙被打造出来,并成功插入产业发展的“锁芯”,我们果盘中的枣子,将不仅更加丰富美味,其背后将是一个更具韧性的现代枣业发展图景。

(来源:科技日报 作者:王 晶)

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