文丨段愛國

沙棘是胡頹子科沙棘屬植物的總稱。沙棘屬植物共有7個種和8個亞種，廣泛分布于歐亞大陸的溫帶、寒溫帶及亞熱帶高山地區(qū)。我國有沙棘全部7個種，其分布遍及東北、西北、華北及西南20個省區(qū)?，F(xiàn)今我國沙棘林面積已逾150萬公頃，占世界沙棘面積的90%以上，是世界沙棘資源最為豐富的國家。沙棘兼具重大生態(tài)、經濟和社會效益，生態(tài)適應性強，耐寒、耐旱、耐鹽堿、耐瘠薄，已成為我國“三北地區(qū)”植被恢復極佳的防護林樹種。沙棘資源高效培育與應用緊密貼合科技工作新要求，將極大促進我國生態(tài)環(huán)境建設，保障區(qū)域國土生態(tài)安全，推動鄉(xiāng)村振興與綠色發(fā)展戰(zhàn)略實施。

“沙棘遺傳改良與產業(yè)化栽培技術創(chuàng)新”是中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所張建國研究員課題組主持承擔的“948引進項目”“948創(chuàng)新項目”“863項目”“‘十五’國家攻關項目”“‘十一五’沙棘產業(yè)化示范項目”等一系列重要研究成果的匯總。整個研究歷時25年，涉及林木遺傳育種、森林培育等多學科領域，重點在沙棘良種選育、新品種適應性機理、產業(yè)化栽培技術、重要性狀形成分子機制等方面開展了系統(tǒng)深入研究，研究成果提升了沙棘良種選育與利用水平，推動了沙棘產業(yè)高效發(fā)展。技術關鍵與創(chuàng)新點主要包括六個方面：

1.構建了首個蒙古沙棘亞種全基因組序列，揭示了沙棘抗旱、耐寒等抗逆性狀及果實顏色、維生素C、黃酮、果實成熟等重要發(fā)育和經濟性狀形成的分子機制。發(fā)現(xiàn)沙棘兩次全基因組（WGDs）后均發(fā)生了大規(guī)模的基因組分離和重組，導致14條祖先染色體共發(fā)生了29次融合。兩次全基因組加倍事件導致沙棘脂肪酸和抗壞血酸生物合成相關基因的擴張，而與LTR重復序列的擴張無關，解析了沙棘漿果顏色形成機理及其與抗氧化物的關系，闡明了長鏈非編碼RNA（lncRNA）在沙棘果實花青素合成中的調控作用，揭示了lncRNA、環(huán)狀RNA、DNA甲基化在沙棘果實成熟過程中的重要調控作用；鑒定了51個和32個顯著差異表達的干旱和低溫脅迫蛋白質，暗示lncRNA、DNA/RNA甲基化、組蛋白H3K9乙?；鞍踪|翻譯后修飾等表觀遺傳修飾在沙棘抗逆響應中的重要作用，并發(fā)現(xiàn)未來全球二氧化碳升高將顯著上調沙棘葉片中光合作用相關基因的表達。這為沙棘全基因組選擇育種提供了堅實基礎，將推進高維生素C、高黃酮及高抗等優(yōu)良經濟與生態(tài)性狀的沙棘新品種的創(chuàng)制和分子設計育種。

2.選育出一批大果沙棘新品種，確定了大果優(yōu)良沙棘品種在我國的適生栽培區(qū)區(qū)劃。首次揭示了大果沙棘品種在我國的適應性地理變異規(guī)律。該項目應用我國30年氣象數(shù)據(jù)、地理坐標-海拔數(shù)據(jù)集，結合10年定位測定數(shù)據(jù)，建立了沙棘地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，提出了大果沙棘品種在我國的適應性可劃分為三個分區(qū)的方案。最適栽培區(qū)：東北三省北緯40°以北地區(qū)和內蒙古東北部地區(qū)。適宜栽培區(qū)：北緯40°以北中西部地區(qū)，部分大果高產品種可直接應用于生產，本區(qū)屬干旱和半干旱區(qū)，需要灌溉條件。栽培馴化區(qū)：北緯40°以南地區(qū)，本區(qū)除一些高海拔地區(qū)外（3000米以上），低海拔區(qū)大果沙棘栽培有一定困難，大果品種普遍生長不良，需將引進材料進行消化吸收再創(chuàng)新，培育高產高抗生態(tài)經濟型優(yōu)良雜種。

3.提出了生態(tài)經濟型沙棘優(yōu)良雜種選育技術及其選育標準。一是基于中國沙棘果小、刺多、耐熱、耐瘠薄性強而蒙古沙棘果大、刺少、耐熱性弱、耐寒性強的特性，提出以融合中國沙棘和蒙古沙棘特性選育耐熱、耐寒、果大、刺少的生態(tài)經濟型雜種的技術路線。研究發(fā)現(xiàn)蒙古沙棘作為母本和中國沙棘作為父本，雜種子代變異大，特別是棘刺數(shù)、百果重、單株果實產量等重要經濟性狀的遺傳分化程度比較大，表明沙棘生態(tài)經濟型雜種選育潛力巨大和可行性。二是根據(jù)連續(xù)10年對雜種生長、產量和適應性的定位觀測和綜合評價，提出了基于果實大小、棘刺數(shù)量、單株產量為核心指標的生態(tài)經濟型雜種優(yōu)良無性系選育標準。具體為：生長迅速，樹高和地徑與父本中國沙棘接近，單株產量是父本中國沙棘的2倍以上，母本的1.2倍以上，2年生10厘米枝條棘刺數(shù)0-6個，顯著少于父本中國沙棘（8-12個），與母本相同（0-1個）或高于母本（1-2個）。20年雜交選育，共選出高抗豐產優(yōu)良雜種55個，其中早熟型雜種40個，晚熟型雜種15個；高維生素C雜種5個（400毫克/100克以上），高油高不飽和脂肪酸雜種15個（80%以上）。10年綜合評價和試驗示范顯示，雜種生態(tài)經濟價值明顯優(yōu)于雙親，適宜我國北緯40°以南地區(qū)廣泛栽培。

4.提出了不同栽培區(qū)優(yōu)良品種規(guī)?；げ逵缂夹g體系。干旱區(qū)：露地采穗圃+草簾溫室沙床+嫩枝扦插+全光霧自動噴霧扦插技術。半干旱區(qū)：露地采穗圃+露地沙床+嫩枝扦插+全光霧微噴扦插技術，“無刺大果沙棘嫩枝扦插苗床”與“無刺大果沙棘繁育方法”分獲實用新型和國家發(fā)明專利。高寒地區(qū)：溫室采穗圃+溫室沙床+嫩枝扦插+全光霧微噴扦插技術。濕潤地區(qū)：露地采穗圃+塑料溫室+沙床+嫩枝扦插+全光霧微噴扦插技術，“一種沙棘扦插盤”與“一種沙棘硬枝扦插育苗方法”分獲實用新型和國家發(fā)明專利。4個不同氣候區(qū)嫩枝扦插移栽成活率70%-90%，年培育良種苗1500萬株，標志著沙棘嫩枝扦插技術已完全成熟，為良種的規(guī)模化栽培奠定了堅實的基礎。

5.提出了不同栽培區(qū)優(yōu)良品種規(guī)?；耘嗄Ｊ健Ｗ钸m栽培區(qū)適生品種為“楚伊”“豐產”“阿爾泰”等11個引進品種和7個新選育大果品種，推薦品種“楚伊”“綏棘1號”“棕丘”“烏蘭沙林”；栽培模式為3米×1.5米低密度與大豆、土豆等作物間作，產量4500-7500公斤/公頃。適宜栽培區(qū)適生品種為“金色”“向陽”“烏蘭格木”等9個引進品種和7個新選育大果品種，推薦品種“向陽”“金色”“烏蘭格木”“棕丘”“烏蘭沙林”；栽培模式為3米×1米低密度與花生、甜菜、苜蓿、籽瓜、胡蘿卜等間作，產量3000-4600公斤/公頃。雜種栽培區(qū)大果沙棘品種普遍生長不良，沒有生產價值，適生品種為生態(tài)經濟型雜種無性系或雜種種子園種子，生態(tài)經濟型雜種栽培模式與適宜栽培區(qū)一致，種子園雜種按生態(tài)工程建設造林模式栽培。

6.研發(fā)了沙棘良種資源系列高附加值產品深加工技術。該項目研發(fā)了從沙棘果實采收到加工全過程制備裝置，提出了沙棘油與重要活性成分提取工藝，研制開發(fā)出基于沙棘果、葉及種子的沙棘果汁、沙棘茶與保健膠囊等新產品。

項目獲國家林草局科技司組織認定成果5項，省地科技部門組織鑒定成果5項；審定沙棘良種/新品種27個，其中國家級良種15個、沙棘新品種7個；獲國家專利18件，國家商標1個，國家地理標志保護產品1個；頒布林業(yè)行業(yè)/地方/團體標準5項；出版專著4部，發(fā)表科技論文126篇；獲中國林業(yè)科學研究院科技獎一等獎1項，省部級科技獎一等獎1項，省部級科技獎二等獎2項。項目成果整體提升和推動了我國灌木樹種遺傳改良及栽培利用技術水平，開創(chuàng)了灌木育種新局面，標志著我國灌木育種方面已達到國際先進水平。研究成果在內蒙、黑龍江、遼寧、甘肅、新疆等省區(qū)退耕還林工程和沙地治理生態(tài)工程建設項目中直接推廣應用，面積達到360萬畝以上，奠定了我國沙棘產業(yè)化發(fā)展的基礎，生態(tài)經濟效益十分顯著，對推動我國北方地區(qū)區(qū)域農業(yè)產業(yè)結構的調整具有重大意義。