——看北京市農(nóng)林科學院蔬菜專家如何解題羽衣甘藍育種國產(chǎn)化
近些年，有一種蔬菜作物以其繽紛色彩受到人們關注，它不懼北方秋冬的寒風，無論是在城市公園還是于鄉(xiāng)村田野，一株株紫紅、乳白、淡黃的“活雕塑”總會引得游人駐足打卡。它就是當下火熱的羽衣甘藍。
鮮為人知的是，20多年前，這種景觀的“色彩密碼”還牢牢鎖在海外種子公司的保險柜里；如今，北京市農(nóng)林科學院蔬菜研究所的育種專家用自主培育的“中國芯”改寫了產(chǎn)業(yè)格局：國產(chǎn)種子價格僅為進口品種的20%～50%，市場占有率已突破28%，不僅讓觀賞羽衣甘藍走進了百姓生活，也成功將這一高顏值蔬菜從“小眾奢侈品”變?yōu)槠栈荽蟊姷拿裆巢?，更成為帶動農(nóng)民增收致富的新法寶。
從實驗室到產(chǎn)業(yè)化，在這場沒有硝煙的“種子戰(zhàn)”中，北京市農(nóng)林科學院的育種家們?nèi)绾螉^起追趕，實現(xiàn)國產(chǎn)羽衣甘藍從無到有，再到多又好的逆襲？這背后的答案，銘刻于創(chuàng)新種質資源的基因圖譜里，凝練在一次次田間試驗的執(zhí)著堅守中，更綻放在踐行“大食物觀”、助推鄉(xiāng)村振興的產(chǎn)業(yè)鏈條之上。
破局之戰(zhàn)：精準解碼羽衣甘藍種質基因
2004年隆冬的上海外灘，霧氣繚繞的黃浦江畔，一片從日本進口的觀賞羽衣甘藍用斑斕葉色巧妙交織，形成一條延綿的千米彩帶，深深震撼了北京市農(nóng)林科學院蔬菜研究所研究員劉凡。這種原產(chǎn)于歐洲的十字花科植物，以其絢爛的葉色和獨特的造型，早已成為國際公認的冬季園藝景觀“明星”。然而，彼時的中國種業(yè)版圖上，這類作物尚處于空白。
“觀賞類型的看起來大氣美觀、葉色艷麗，是極好的晚秋至早春的園林景觀植物；食用類型的富含膳食纖維、維生素、可溶性鈣、蘿卜硫素等營養(yǎng)成分，宜于鮮食或加工。此外，它極耐寒，耐熱性也強，具有非常好的環(huán)境適應性。”在劉凡看來，羽衣甘藍是一種好種、好看、又好吃的蔬菜，“但國內(nèi)的育種研究幾乎是空白，種子還是依賴進口、受制于人。”
正如拼圖需要清晰的原片，育種首先要有種質資源。面對國內(nèi)羽衣甘藍種質資源匱乏、優(yōu)良新品種缺位的困境，劉凡帶領團隊將收集種質資源視為攻堅破局的第一步。20余年來，團隊通過在國內(nèi)外“大搜羅”，收集到不同類型羽衣甘藍種質資源200余份，完成了資源的表型調(diào)查評價，并成功構建了羽衣甘藍的高質量參考基因組，為育種創(chuàng)新提供了堅實的科學支撐。
“我們構建了包含上百份不同羽衣甘藍種質的代表性資源庫，在葉形、葉色、有益次生代謝產(chǎn)物等方面具有豐富的遺傳多樣性和代表性。”劉凡用電腦展示著團隊構建的染色體級別參考基因組，精密如鐘表的堿基排列中，藏著抗寒性、葉色調(diào)控等關鍵基因“密碼”。
通過高通量測序分析、檢測挖掘變異等技術，科研人員成功繪制出羽衣甘藍的“生命密碼本”，將觀賞類型細分為圓葉、皺葉、羽葉三大“軍團”，食用類型分為皺葉、全緣葉、裂葉。這樣的親緣關系分析，為后續(xù)進行的羽衣甘藍雜交組合選配提供了理論指導。
“我們開發(fā)的KASP標記表現(xiàn)出優(yōu)異的遺傳多態(tài)性，為羽衣甘藍育種提供了全基因組背景選擇的分子標記。”劉凡介紹，這些標記如精準的基因“雷達”，讓羽衣甘藍雜交育種從“盲人摸象”升級為“精準制導”，能夠快速鎖定目標性狀，目前已應用于羽衣甘藍的回交選擇。此外，團隊還率先構建了羽衣甘藍的高密度遺傳連鎖圖譜，為重要農(nóng)藝性狀的基因定位和分子輔助育種提供了關鍵的技術支持。
創(chuàng)新突圍：關鍵技術大幅提升育種效率
種質資源搜集已屬不易，但更嚴峻的挑戰(zhàn)在于種質創(chuàng)新——羽衣甘藍作為兩年生植物，傳統(tǒng)育種需8年才能獲得純合親本。為了解決這一問題，劉凡帶領團隊通過技術攻關與改良，率先建立了穩(wěn)定高效的羽衣甘藍游離小孢子培養(yǎng)技術，將育種周期顯著縮短，讓羽衣甘藍種質創(chuàng)新和新品種培育實現(xiàn)彎道超車。
“這項技術能夠直接將花粉細胞培養(yǎng)成完整植株，我們實現(xiàn)了在67%的試材基因型中均可獲得再生植株的高效率，累計獲得純合雙單倍體1000余份，實現(xiàn)了種質資源的原始創(chuàng)新。”團隊成員、北京市農(nóng)林科學院蔬菜研究所副研究員郭寧說，“通過團隊的不懈努力，羽衣甘藍優(yōu)良種質的純合時間縮短到了兩年。此外，雙單倍體誘導技術的建立和應用極大地提高了育種效率，節(jié)省了人工和時間成本，使育種周期縮短了3/4，育種效率提升了5倍以上。”
如果說雙單倍體技術是羽衣甘藍育種的“加速器”，那么體細胞雜交技術就是破解制種難題的“金鑰匙”。該團隊建立了國內(nèi)首例甘藍種的體細胞雜交技術，將細胞質雄性不育性狀“嫁接”到甘藍種作物中。郭寧介紹，這就如同給植物裝上了精準的生殖調(diào)控開關。“通過這項技術，我們創(chuàng)制了胞質不育原始創(chuàng)新種質，成功轉育獲得了一批穩(wěn)定遺傳的羽衣甘藍雄性不育系及保持系，提高了羽衣甘藍雜交種的純度，既降低了制種成本，又有利于保護國產(chǎn)新品種的品種權。”
歷經(jīng)數(shù)載攻關，北京市農(nóng)林科學院蔬菜研究所精心培育的“中國芯”羽衣甘藍新品種正在綻放異彩。“培育出國產(chǎn)第一代羽衣甘藍觀賞類型雄性不育F1雜交新品種10個、食用類型新品種5個，其中6個觀賞類型品種和2個食用類型品種通過北京市的品種鑒定。”郭寧說。自主培育的觀賞羽衣甘藍新品種包括圓、皺、羽（裂）等不同葉形和紫、紅、粉、白等多種葉色，品種類型豐富，在顯色時間、顯色面積、植株形態(tài)、抗凍性等方面優(yōu)于或等同進口品種，而且因為不產(chǎn)生花粉，可以避免大面積應用時敏感人群可能產(chǎn)生過敏反應。種子價格也低于進口品種，羽衣甘藍種子的國產(chǎn)化和市場化正在實現(xiàn)。
2011年，該團隊培育的“京蓮紅2號”“京冠紅3號”，“京蓮白2號”等成為我國首批通過品種鑒定的雄性不育觀賞羽衣甘藍雜交種，標志著國產(chǎn)化進程邁出關鍵一步。“京蓮紅2號”艷麗的紫紅色葉片在零下15℃仍保持飽滿色澤，抗寒性超越同期進口品種。在2019年北京世園會上，“京羽粉2號”以飽滿的株型和漸變櫻花粉色葉片征服評委，獲得室內(nèi)展品競賽金獎。
產(chǎn)業(yè)蝶變：從實驗室到城市街景與百姓餐桌
“羽衣甘藍近30年才開始在我國有少量種植，而且主要集中在江浙一帶。”劉凡告訴記者，種植環(huán)境條件會影響羽衣甘藍的觀賞性和食用品質。經(jīng)過十余年的持續(xù)攻關，團隊建立了適宜于華北地區(qū)的栽培技術，讓曾經(jīng)“水土不服”的羽衣甘藍在京畿大地上扎根生長，露地種植與設施栽培雙軌并行，保證了羽衣甘藍在華北平原的高質量生產(chǎn)。
有了好品種，還需要搭配相應的栽培技術。“羽衣甘藍尤其需要注意適當?shù)牟テ诤凸鉁厮蕝f(xié)調(diào)配合。我們在北京郊區(qū)重點推廣了秋茬保護地特色蔬菜生產(chǎn)、露地景觀應用、盆花生產(chǎn)，以及跨季應用等‘品種-應用-栽培’配套技術，良種配合良法，有效促進了國產(chǎn)羽衣甘藍新品種的推廣利用，提升了羽衣甘藍產(chǎn)業(yè)效益。”郭寧說，羽衣甘藍實現(xiàn)了從田間到餐桌、從生產(chǎn)大棚到城市街景的“全季候表演”。
種得好，更要用得巧、加工精。羽衣甘藍不僅植株美觀、生長勢強，還富含多種營養(yǎng)元素，既適宜鮮食，又適合脫水蔬菜或凍干粉等深加工，同時也適用于休閑觀光農(nóng)業(yè)應用。為更好地發(fā)揮羽衣甘藍的多元價值，在技術研發(fā)的基礎上，劉凡帶領團隊建立完善一二三產(chǎn)業(yè)融合的賞食兼用蔬菜產(chǎn)業(yè)化推廣模式，聯(lián)合育種栽培專家、加工技術專家、園藝園林師、農(nóng)技人員、企業(yè)、農(nóng)戶等相關主體，組建示范推廣隊伍，開發(fā)改良了干花制作、切花生產(chǎn)、脫水蔬菜加工、鮮食采摘、跨季節(jié)應用等新工藝和技術規(guī)程，彌補了國內(nèi)相關技術空白，實現(xiàn)了技術創(chuàng)新。在此基礎上，推促羽衣甘藍產(chǎn)業(yè)鏈的形成，實現(xiàn)社會、經(jīng)濟及生態(tài)效益的提高。
2016至2024年間，團隊研發(fā)的羽衣甘藍種子累計銷售360公斤，折合推廣面積約1.5萬畝，按綜合效益，可轉化出3億元富民收益。如今，羽衣甘藍已應用于北京16個區(qū)的綠化美化、休閑觀光、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與科普教育，成為首都的“冬日調(diào)色盤”和居民餐桌上的“健康亮色”。
“隨著消費市場對羽衣甘藍關注度的提高，人們追求更加營養(yǎng)豐富的飲食，秋冬茬的設施高檔羽衣甘藍生產(chǎn)也逐漸成為都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提質增效的典型案例。”劉凡介紹。下一步，將加大食用型羽衣甘藍新品種的研發(fā)力度，繼續(xù)提高品種的抗病性和抗蟲性，推動產(chǎn)業(yè)從“顏值擔當”向“實力派”跨越，踐行大食物觀，進一步滿足消費市場從“吃得飽”到“吃得好”的轉變需求。
