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遗传图谱、基因剪辑:看中国植物学家如何种葡

发布时间:2017-12-04 阅读:

  遗传图谱,基因编辑:中国植物学家如何种植葡萄 - 新闻 - 科学网

  中国科学院植物研究所研究员李少华研究了植物研究所葡萄园新品种葡萄的生长情况。新华社记者肖晓摄

  新华社北京8月24日电(记者泉晓书)8月份是葡萄季节上市的季节。在中国科学院植物研究所,筏排排列成果丰硕,每行两头都有品种名称,尚未正式命名为数码。

  这些葡萄尽管口味不同,但不会在市场上销售。他们有一个更重要的使命,科学家正在利用它们进行样品研究,以生产更多适合在中国种植的优质葡萄品种。

  据中国科学院研究员植物葡萄科学技术重点实验室主任李少华介绍,目前该植物已培育出24个新品种,其中鲜果14个品种,7个品种的葡萄酒和3个果汁品种,促进应用面积150多亩。

  中国葡萄产业面临挑战

  六月食虞和薁中国最早的葡萄记录出现在“诗经”中,薁是野葡萄,但今天的葡萄是指欧亚葡萄从西域引进中国的事实在汉代。

  2015年,中国葡萄种植面积达到1198.5万亩,产量达到13367万吨,居世界第二位和最高位。

  但李少华认为,虽然中国的葡萄产业取得了巨大的进步,但仍面临着严峻的挑战。目前,我国广泛种植的欧亚葡萄品种起源于地中海气候地区。气候夏季炎热夏季,冬季温和冬季。在中国,大陆性季风气候主要由炎热,潮湿,多雨的夏季造成,病情较重,葡萄果实发育不利。冬天寒冷干燥,葡萄需要防寒。

  李少华指出,绝大多数外来物种对我国气候条件的适应能力差,造成种植成本高,葡萄质量差,树木寿命短的问题。

  特别是冬季埋寒,花费了大量的劳力,同时不能固定树木,使葡萄种植不适合机械化生产。在智利,机械化种植可使农民平均管理约350英亩的葡萄园;而在中国,人均管理面积只有5到10英亩。而且,在欧洲和亚洲葡萄移植的情况下,冰冻灾害频发。李少华说。

  正是由于缺乏适合自身气候条件的适宜品种,中国葡萄产业的附加值还远远没有得到充分的发挥。

  中国科学院植物研究所研究人员在实验室里展示了经过液氮冷却处理的葡萄样品新品种。新华社记者金立望摄

  以李绍华葡萄酿酒为例,指出中国葡萄酒缺乏特色,其中一个原因就是种植少欧亚,赤霞珠占据近一半,导致严重的同质性。同时,中国人均葡萄酒消费量每年以20%至30%的速度增长,预计到2020年人均消费量将达到2.5升,在这种背景下,进口葡萄酒迅速占据了一线城市,北部广州,而国内葡萄酒的销售从2013年起大幅下降。

  我们一直致力于培育适合中国种植的本土品种,促进葡萄产业的可持续发展。李少华说。

  建立第一个高密度遗传图谱

  中国科学院植物研究所是最早开展葡萄研究的单位,从1954年起就开始了葡萄种质的收集和保藏。

  经过60多年的发展,目前植物研究所拥有2公顷的种质资源苗木,其中有13个具有较强抗旱性的本土葡萄品种和12个北美野生品种,共有葡萄品种(包括杂交品种)450。

  我们做了很多基础研究。在开始时,我们使用我们创建或优化的方法系统地评估了重要葡萄种质中糖,酸,色素,香气,白藜芦醇和单宁的品质特征,以及耐寒性和耐热性的特征。发现一批优良的种质,提高葡萄育种亲本的科学选择;在此基础上,找出了糖,酸,色素,香气等葡萄果实品质的主要遗传规律,构建了首个国际首张葡萄高密度遗传图谱。李少华说。

  在这个过程中,他带领研究小组发现了很多有趣的现象,如母果中糖含量的高低不影响后代;花青素的含量决定着果皮的颜色具有显着的遗传特性。

  中国科学院植物研究所研究人员在实验室加工新品种的葡萄样粉。葡萄样品经液氮冷却后变成粉末进入离心机,葡萄可以进行糖,酸,色素等成分分析,揭示了一系列遗传规律等研究成果。新华社记者金立望摄

  又如,葡萄的香气分为三类:草莓味,玫瑰味和普通味。如果你想培育一种特定的香气,就必须在葡萄基因组图谱中找到控制香气性质的基因的位置。现在我们已经发现了十几个有效控制香气的基因,这将对未来的育种产生重大影响。李少华说。

  他的研究团队已经发现了大量控制葡萄品质和抗逆性的关键基因,其中包括一些调控干旱和耐热的关键基因。 CRISPR-Cas9基因编辑技术首次成立,为葡萄悬浮细胞成为传统育种的有效补充和补充。

  利用新技术,多年的实验,李少华团队培育出五种冬季未埋藏的新型抗寒葡萄品种。我们也在培育抗寒新鲜品种,但是新鲜的葡萄越来越大,而新鲜品种和野生耐寒品种的杂交品种使得一代或两代的颗粒变小,可能需要三四代甚至更长时间培育它。李少华说。

  研究员李少华(左)和中国科学院植物研究所的学生观察了新品种北美的发展。新华社记者金立望摄

  新品种促进农村经济发展

  中国科学院植物栽培新品种葡萄,以北字酒系列命名,以北京鲜名系列命名。

  据介绍,长白山原产的新品种葡萄,抗旱野山葡萄和欧亚葡萄杂交育种,北方红北梅已通过国家品种审定委员会审定。

  石北子北部和吉林临江非埋藏栽培北北豪酒品种可安全越冬,抗病能力强,可显着减少农药和化肥的使用量。李少华说。

  北京的新鲜葡萄品种涵盖了不同的颜色,不同类型的核无核品种,以满足葡萄消费者的多样化需求。其中,北京和亚洲在全国应用面积最大,据不完全统计,2016年,北京和贵州在全国15个省市共种植面积102.7万亩,带来了经济效益2014年至2016年三年为276亿元。

  河北省锦州市(县级市)1993年,从中科院植物所引进的100株京亚植物,目前种植面积达5万亩,亩收入已超过1万元。其中,周头才年人均收入超过1.5万元,全村年总收入超过1亿元。李少华说,新品种为农村经济和农民“富饶”做出了贡献。

  他指出,种植新品种后,将植物种植在宁夏,甘肃等地的试验基地。如果效果好,他们会晋升到周边地区。但是受到人力物力的限制,我国植物品种的知识产权保护还比较薄弱,推广工作不够。全国葡萄种植业新品种比例还比较小。

  葡萄抗旱性强,有利于节约用水和环保,葡萄酒行业基本实现无污染,具有较高的工业增加值。我希望更多适合在中国种植的新品种能够走向市场,创造品牌效应,带动更多的农民走出贫困。李少华说。

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